24 آگوست 2021 داستان اصلی از دانشگاه ملی اینچئون اعتبار: الکساندر پوپوف/ Unsplash
با افزایش آلودگی هوا، به ویژه در مناطق پرجمعیت شهری، آزمایش کیفیت هوا و وجود گازهای آلاینده مانند دی اکسید کربن، دی اکسید نیتروژن (NO2) و مونوکسید کربن بیش از هر زمان دیگری اهمیت یافته است. بنابراین، حسگرهای حساس و نظارت بر گازهای حساس ، یک نیاز فوری هستند.
از جمله تحقیقات اخیر در این زمینه ، سنسورهای جدید مبتنی بر ترانزیستورهای مبتنی بر میدان ارگانیک (OFET) هستند که بسیار حساس، انعطاف پذیر و سبک هستند و درها را به روی حسگرهای گاز قابل حمل حتی در پوست‌های الکترونیکی باز می‌کنند. با این حال، OFETها در دمای اتاق ناپایدار هستند و بنابراین دوام ندارند. این امر کاربرد آن‌ها را محدود می‌کند و آن‌ها را نسبت به سنسورهای معدنی موجود، که با این وجود، از انعطاف پذیری و وزن کم سنسورهای آلی برخوردار نیستند، کم ارزش‌تر می‌کند.
دانشمندان دانشگاه ملی اینچئون، کره، به رهبری پروفسور یونگ دان پارک، با پر کردن شکاف آلی – معدنی، OFETهای ترکیبی را با استفاده از یک پلیمر ترکیب شده آلی و تغییرات یک ماده نانو حفره معدنی، زئولیت، ایجاد کرده‌اند. مطالعه آن‌ها در 6 آوریل 2021 به صورت آنلاین در دسترس قرار گرفت و در جلد 420 قسمت 1 مجله مهندسی شیمی در 15 سپتامبر 2021 منتشر می‌شود.
درجه بالای تخلخل در زئولیت منجر به یک سطح فوق العاده بالا و به نوبه خود، یک واکنش جذب قوی برای مولکول‌های کوچک گاز می‌شود. این امر همچنین به آن کمک می‌کند تا مولکول‌های موجود در هوا را که سنسور گاز را اکسید کرده (با آن واکنش می‌دهند) جذب کرده و ثبات و دوام آن را کاهش دهد و پروفسور پارک توضیح می‌دهد که جنس آن‌ها نه تنها از دوام بالا بلکه از حساسیت بالایی نیز برخوردار است.
این تیم دو سنسور NO2 مبتنی بر OFET با استفاده از ترکیبی از پلیمر مزدوج، پلی (3-هگزیل تیوفن) (P3HT) و یکی از دو ماده زئولیت، PST-11 یا Omega ساخت. آن‌ها عملکرد حسی هر دو OFET را هنگام قرار گرفتن در معرض گاز NO2 مورد بررسی قرار دادند. هیبریداسیون ساختار منظمی را برای پلیمر به ارمغان آورد که به نوبه خود منجر به فعل و انفعالات کارآمد با مولکول‌های گاز و در نتیجه حساسیت بالا شد. در بین این دو، دانشمندان مشاهده کردند که فیلم PST-11-P3HT به دلیل داشتن سطح خاص بزرگتر نسبت به فیلم Omega-P3HT نسبت به NO2 حساس‌تر است.
پروفسور پارک توضیح می‌دهد: «رویکرد ما نشان دهنده روش جدیدی برای مفهوم سازی طراحی و توسعه سنسورها است. اگر تحقیقات ما بیشتر تصحیح شود، مردم به راحتی می‌توانند گازهای مضر را در زمان واقعی تشخیص دهند. وی در مورد چشم انداز خود می‌گوید: »دستگاه‌های ما می‌توانند با دستگاه‌های پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند و پوست‌های الکترونیکی یکپارچه شوند تا مردم بتوانند از سطوح آلودگی هوا در مناطقی غیر از سایت‌های صنعتی مطلع شوند.»
در حالی که جهان بدون آلودگی هدف نهایی ما است، مطمئناً ایمن ماندن تا رسیدن به آن‌جا ضرری نخواهد داشت.
