محدودیت تشخیص گاز در محیط‌های کاری تغییر کرد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان کره‌ای موفق شدند با استفاده از فناوری‌نانو، محدودیت تشخیص حسگر‌های گازی را تغییر دهند. این نتایج برای تشخیص گاز دی‌اکسیدنیتروژن در محیط‌های کاری بسیار کاربردی است.

جهان طی چند قرن گذشته به‌طور فزاینده‌ای صنعتی شده است و رفاه زیادی را برای مردم به ارمغان آورده است. با این حال، کارگران در محیط‌های صنعتی اغلب در معرض خطر بسیاری از گاز‌های خطرناک مانند دی اکسید نیتروژن (NO ۲) قرار دارند. استنشاق این گاز می‌تواند منجر به بیماری‌های جدی تنفسی مانند آسم و برونشیت شود و سلامت کارگران صنعتی را به شدت به خطر بیندازد. برای اطمینان از یک محل کار امن، نظارت مداوم بر سطح NO ۲ مورد نیاز است.

برای کمک به این امر، انواع بسیاری از حسگر‌های گاز انتخابی با استفاده از مواد مختلف الی و معدنی ایجاد شده است. برخی از آنها، مانند حسگر‌های کروماتوگرافی گازی یا حسگر‌های گاز الکتروشیمیایی، بسیار پیشرفته و در عین حال گران و حجیم هستند.

از طرف دیگر، حسگر‌های مقاومتی و خازنی مبتنی بر نیمه هادی‌ها به نظر می‌رسد جایگزین امیدوارکننده‌ای باشند، همچنین حسگر‌های گاز نیمه هادی ارگانیک (OSC) یک گزینه کم هزینه و انعطاف‌پذیر هستند. با این وجود، این حسگر‌های گاز هنوز هم با برخی از مشکلات عملکردی از جمله حساسیت کم و ثبات ضعیف برای کاربرد‌های حسگری روبرو هستند.

تیمی از محققان کره‌ای، به سرپرستی پروفسور یونگ دون پارک از گروه انرژی و مهندسی شیمی در دانشگاه ملی اینچئون، تصمیم گرفتند راهبرد نوآورانه‌ای را برای ایجاد حسگر NO ۲ با استفاده از OSC ارائه کنند.

این تیم طراحی حسگر گاز آلی را بر اساس ترکیبی از یک پلیمر ارگانیک رسانا و نانوکریستال‌های پرووسکیت پیشنهاد داد. آن‌ها یک پروسکیت CSPBBR ۳ را در یک ماتریس پلیمری رسانا قرار دادند تا ضمن حفظ سرعت سنجش، عملکرد سنجش گاز را تقویت کنند.

آن‌ها همچنین سطح نانوکریستال‌های پرووسکیت را با لیگاند‌های پلیمری Zwitterionic اصلاح کردند. پس از هیدراته شدن، این لیگاند‌ها باعث افزایش میل حسگر نسبت به مولکول‌های گاز NO ۲ می‌شوند، بنابراین بهبود جذب رخ می‌دهد.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که طراحی پیشنهادی آن‌ها از حسگر‌های معمولی از نظر حساسیت شیمیایی به NO ۲ بهتر عمل می‌کند. علاوه بر این، سیستم آن‌ها به لطف نانوکریستال‌های پروسکیت در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم بود. بنابراین، می‌تواند برای چند هفته در شرایط محیطی خشن مقاومت کند و دوام چشمگیر و پتانسیل بالاتر برای نصب طولانی مدت از خود نشان می‌دهد.

با توجه به اینکه OSC‌ها می‌توانند در هنگام تولید انعطاف‌پذیر، سبک و نسبتاً ارزان باشند، راه را برای پذیرش گسترده حسگر‌های گاز در زمینه‌های مختلف هموار کنند.