طراحی نانوحسگرهای پروتونی برای پایش وضعیت تنفسی
به گزارش وبسایت اویم شاهانه، توسعه فناوری لیزر کممصرف و مقرونبهصرفه، مسیر تازهای برای تولید انبوه حسگرهای کارآمد و ارزانقیمت باز میکند. این فناوری میتواند بسیاری از محدودیتهای تولید دستگاههای نانومقیاس را برطرف کند و به طرز قابل توجهی هزینههای تولید را کاهش دهد.
پایش دقیق وضعیت تنفسی انسان در سالهای اخیر به یکی از ابزارهای کلیدی پزشکی نوین تبدیل شده است. دستگاههای سنجش بخار آب، رطوبت بازدم و ترکیبات موجود در هوای خروجی میتوانند نشانههای اولیه بسیاری از اختلالات تنفسی، عفونتهای حاد یا مزمن و حتی برخی ناهنجاریهای متابولیک را آشکار کنند. برای پاسخگویی به این نیاز، researchers آزمایشگاه ملی ماده چگال در پژوهشگاه دانشهای بنیادی (IPM) روشی ابداع کردهاند که ساخت نسل جدید حسگرهای پروتونی را امکانپذیر میکند.
این روش بر پایه یک ایده ساده و در عین حال عمیق بنا شده است و به ترکیب الگوسازی و سنتز نانوساختار در یک مرحله و با استفاده از لیزر کممصرف میپردازد. در حالی که تولید دستگاههای نانومقیاس تا پیش از این شامل چندین مرحله پرتعداد بود، این روش همه این مراحل را در قالب یک فرآیند واحد انجام میدهد. با استفاده از لیزر کممصرف و مقرونبهصرفه، سطح ماده پایه همزمان الگوگذاری شده و نانوساختارهایی با خواص الکتریکی و پروتونی مناسب در همان لحظه تشکیل میشوند.
این یکپارچگی باعث میشود ساخت حسگر بسیار سریعتر، سادهتر و کمهزینهتر از قبل انجام گیرد، بدون آنکه عملکرد آن قربانی شود. یکی از مزایای کلیدی این رویکرد، سازگاری آن با طیف گستردهای از مواد و کارکردها است. برای نشان دادن کارآمدی فناوری جدید، researchers یک نمونه مفهومی از حسگر پروتونی ساختند که برای پایش لحظهای تنفس طراحی شده است.
این حسگر، در شرایطی که رطوبت نسبی محیط بالاتر از ۵۵ درصد باشد یعنی درست در محدوده طبیعی رطوبت بازدم انسان توانست عملکردی فوقالعاده سریع از خود نشان دهد. زمان پاسخ و بازیابی حسگر در مواجهه با تغییرات ناگهانی رطوبت بسیار کوتاه بود و دستگاه توانست تغییرات سریع بازدم را با دقت بالا ثبت کند. این ویژگیها، آن را برای استفاده در چند حوزه حیاتی مناسب میکند.
کل فرایند ساخت این حسگر تنها از یک مرحله تشکیل شده و تجهیزات مورد نیاز نیز بسیار سادهتر و کمهزینهتر از روشهای معمول است. به گفته researchers، این ویژگی امکان تولید انبوه حسگرهای نانویی با قیمت رقابتی را فراهم میکند و میتواند راه را برای ورود حسگرهای پیشرفته به بازار عمومی هموار سازد. از سوی دیگر، استفاده از لیزر کممصرف اثرات زیستمحیطی تولید را کاهش میدهد و مصرف انرژی در فرآیند ساخت را به حداقل میرساند.
نتایج این پروژه در قالب مقالهای با عنوان Integrated One-Step Fabrication of Protonic Sensing Devices for Respiratory Monitoring در نشریه ACS Sensors به چاپ رسیده است.
منبع: وبسایت مهرنیوز
