روشهای نانو حسگری شـیمیایی (sensing Chemical ) تکثیر و ساخت نانو سنسور شیمیایی بر پایه دکترای تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک (دکترای آموزشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نحوه عملکرد یک نانو سنسور شیمیایی در فرآیند تشخیص همانند بینی انسان میباشد ؛ روشهای حسگری شـیمیایی (sensing Chemical) امـروزه به عنوان یکی از تکنیکهای مدرن و پیشرفته نانو الکترونیک به حساب میآیند.
این روشهـا قسـمتی از فرآینـد اکتسـاب اطلاعـات (acquisition Information ) هسـتند کـه در آنهـا اطلاعاتی در مورد ماهیت شیمیایی محیط اطراف به صـورت آنی تهیه میشـود . در ایـن فرآینـد یـک سـیگنال الکتریکـی تقویت شده در نتیجه وجود و برهمکنش یک ذره شـیمیایی با یک لایه حس کننده تولیـد مـی شـود . بنـابراین، حسـگری شیمیایی شامل دو مرحله اصلی و کلیدی است که عبارتند از تشخیص و تقویت. وسیله ای که انجام فرآیند فـوق الـذکر رابر عهده دارد حسگر شیمیایی نامیده مـی شـود . یـک حسـگر شیمیایی وسیلــه ای اسـت کـه اطلاعـات مسـتقیمی در مـورد ترکیب شیمیایی محیط خود تهیه میکند و آن را به صـورت یک سیگنال الکتریکی، نوری و غیره به ما عرضه مـی نمایـد .
این وسـیله شـامل یـک گـزینش گـر شـیمیایی و یـک مبـدل فیزیکـی شـاید عینـی تـرین مثـال از یـک حسـگر شیمیایی بینی انسان باشد که در آن فرآیند تشخیص بـو و بـه دنبال آن تولید و تقویت سیگنال الکتریکـی (عصـبی ) انجـام میشود زمینــه هــای کــاربردی ویــژه و مختلفــی بــرای اســتفاده از حسگرهای شیمیایی وجود دارد، در شیمی کلینیکی عمـومی حسگرها در موارد متعددی برای کنترل دیابت به کار برده شده اند انواع مختلفی از حسگرهای شیمیایی بـرای آشکارسـازی و انـدازهگیـری گازهــایی مثـل اکسـیژن دی اکسید کربن و گروهی از گازهـای دیگـر بـه کار برده شده اند. در اندازهگیریهای زیسـت محیطـی بـرای تعیین آلایندههای مختلف فلزی و غیرفلزی حسگرهای شیمیایی به میزان زیادی به کار برده شده اند. از مـوارد دیگـر این کاربردها، میتوان کنترل فرآینـد را در صـنایع غـذایی و تخمیر نـام بـرد ، روش سـاخت و اهمیـت نانوحسـگر و ســاختار آن در روی فــیلم ســل- ژلــی و چگــونگی تغییــر شیمیایی بر بســتر فـوق و کـاربرد آنهـا و همــچنین سیــستم طراحی شده برای اندازهگیری با آشکارساز اسپکتروفتومتری و اثــر متغیرهــای متفــاوت غلظتــی و دســتگاهی شــرح داده مـیشـوند. در ایـن تحقیـق سـعی مـیشـود نـوع جدیـدی از حسگرهای شیمیایی (نانوحسگرهای شیمیایی) معرفی شوند.
با توجه به اهمیت اندازهگیری pH در محیطهـای اسـیدی از سیستم زیر به عنوان نگهدارنـده فـیلم حسـاس تهیـه شـده در داخل سل اسپکتروفتومتر جهت قرار دادن غشاء سل- ژلی در داخل آن استفاده شد. از معرف سافرانین O کـه بـه صـورت شیمیایی روی فیلم شفاف سل- ژلی نشانده میشود به عنـوان حسگر نوری نیتریت استفاده میشود. در تهیه نانوحسگر فوق اثر عوامـل مختلفـی نظیـر چگـونگی تثبیـت رنـگ روی فـیلمهـا، اثـر زمـان تثبیـت روی پاسـخ و همچنین چگونگی ساختار فیلمها بررسـی و در نهایـت بـرای شرایط بهینه سازی پارامترها از روش تک عاملی استفاده شده است که در آن تمام پارامترهـا ثابـت در نظـر گر فتـه شـده و فقط پارامترهای مورد نظر تغییر داده میشود.
نتیجه گیری نانو حسگر های شیمیایی
شباهت ساختاری چندین حسگر ساخته شده در یک زمان را تکرارپذیری میگویند و شباهت بین حسگرهای ساخته شده در دفعـات جداگانـه را تکثیر پـذیری مـیگوینـد.نیتریت توسط نانوحسـگر سـاخته شـده بـا فـیلم سل- ژلی با سرعت زیاد و حساسـیت بـالا توسـط سـافرانین Oاندازهگیری میشود. سافرانین O با پیوند کوولانسی در غشای سل-ژلی اتصال پیدا میکند و نوع اتصال بسیار خوب است. خواص اپتیکی سافرانین O چسـبیده بـه غشـاء سـل -ژلـی بـه عنوان تابعی از غلظت نیتریت در محیط نشان داده شده است ، تغییـرات جـذب بـرای سـافرانین O در محـدوده 3 -2=pH بـه صورت خطی میباشد و برای غشـاء سـل - ژلـی ایـن تغییـرات سریعتر بوده اسـت . مـاکزیمم جـذب بـرای سـافرانین O روی فیلم سل-ژلی520 نانومتر میباشد و در تشدید پیوند کـوو الان بین معرف و فیلم نقـش اساسـی را بـازی مـی کنـد . وقتـی کـه معرف روی سل- ژل نشانده مـی شـود، بـه عنـوان اکسـوکروم عمل میکند و باعث تغییر در طول موج ماکزیمم میگردد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)