انواع نانو حسگرها در شناسایی مواد شیمیایی

انواع نانو حسگرها در شناسایی مواد شیمیایی

حسگرهای مکانیکی

حسگرهای مکانیکی بر اساس جابجایی یک نانوسیم تحت تاثیر یک نیروی خارجی، ارتعاش یا اختلاف فشار عمل ‌می‌کنند. جابجایی از طریق تغییر در ظرفیت سیستم، الکترونیکی (ترانزیستور اثر میدان)، نوری ( شکست نور لیزر) و یا از طریق اثر بار سطحی پیزو اندازه‌گیری می‌شود. در ابعاد نانومتری، نیروهای بسیار کوچک تا پایین‌تر از ^18-10 نیوتن را می‌توان تشخیص داد. هم اکنون حساسیت‌هایی از ^19-10 گرم یا 100 زپتو گرم (^21-10) ثبت شده‌اند. حسگرهای شتاب سه بعدی، حسگرهای فشار و حسگرهای ارتعاش از جمله مثال‌های این دسته از حسگرها هستند.

حسگرهای تابش:

امواج الکترومغناطیس می‌توانند با استفاده از یک آنتن دوقطبی با ابعاد نوری (nm 50 تا µm100) متصل به یک آرایه میکروبولومتر دریافت شوند. صحت بیشتر با استفاده از ساختار کاملاٌ کوانتومی قابل دسترسی است. با تعداد زیادی چاه‌های کوانتومی روی یک تراشه، علامت خروجی بزرگی تولید می‌شود. اصلی‌ترین فرکانس‌های کاربردی مربوط به مادون قرمز و تابش تراهرتز هستند.

حسگرهای شیمیایی:

روش‌های فناوری نانو معمولاٌ در ترکیب با میکرو سامانه‌های lab-on-chip برای پروسس، فیلتراسیون و pretreatment مایعات بکار گرفته می‌شوند.

حسگرهای مربوط به مایعات براساس اتصال به یک:

• نقطه کوانتومی فلورسانس کننده و ( Optical readout (mol/lit 10^-13/12
• ذرات مغناطیسی و خروجی GMR (10^-14/13)
• سطوح نانوساختار و خروجی پلاسمون رزونانس سطحی (^9/8-10)
• موج ‌بر مسطح و خروجی فلورسانس (^13-10)
• نانوساختارهای اکسید فلزی واکنش پذیر الکتروشیمیایی(^9-10) عمل می کنند.

درحالت گازی حسگری از طرق زیر انجام می‌شود:

• انتقال الکترون با یک نانوساختار، نانولوله یا نانوسیم (^9-ppb 10)
• اتصال ویژه ذرات معلق در هوا به یک سطح نانوساختار و طیف بینی رامان افزایش یافته سطحی (^12-ppb 10)
• اتصال مکانیکی به tiny cantilever نوسان‌کننده (^12-ppb 10) یا نانوسیم ( ^15-ppb 10)

حسگرهای مغناطیسی

GMR و TMR تکنیک‌های حسگر مغناطیسی هستند که از اثرات کوانتومی الکترون ها (اسپین ترونیک) در فضای بسته یک نانولایه تحت تاثیر میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند. حساسیتی در حدود ^9-10 تسلا قابل دستیابی است. تمام وسائل اسپین ترونیکی بر مبنای رویه ای ساده عمل می کنند:

1. اطلاعات در اسپین ها که به صورت جهت (اسپین) (بالا یا پایین) ذخیره می شوند.
2. اسپین ها، به الکترون های متحرک متصل می شوند و اطلاعات درون سیم حمل می شود.
3. اطلاعات در یک پایانه خوانده می شود.

حسگرهای اشعه X مینیاتوری

نانو لوله‌های کربنی نشرکننده‌های الکترونی بسیار موثری هستند و می‌توانند به عنوان یک منبع الکترونی مینیاتوری برای تولید پرتو x به کار گرفته شوند. منابع تولید پرتو x با ابعاد زیر میلی متر اکنون در حال توسعه هستند تا در دستگاه‌های آشکارسازی دستی مبتنی پرتو x مورد استفاده قرار گیرند.

Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS)

SERS قادر است آشکارسازی شیمیایی مولکول‌های مواد منفجره موجود در هوا و مواد قاچاق را با حساسیتی در دامنه قسمت در تریلیون (ppt) فراهم کند. این روش آشکارسازی از راه دور این مواد را در دمای اتاق را ممکن می‌سازد. از آشکارسازی در سطح ppt با این روش می‌توان به موادی مانند TNT ،DNT ،RDX ،TATP ،PETN ،DMDNB، و مقادیر بسیار کم کوکایین اشاره کرد.

اطلاعات بالا را در قالب فایل پاورپوینت در زیر دانلود کنید.

حتما بخوانید:

⇐ هوشمند سازی تجهیزات حفاظت فردی آتش نشان با استفاده از حسگرهای پیشرفته

⇐ کاربرد فناوری نانو در بهداشت پرتوهای یونساز