الهام از سوسک هرکول برای ساخت نانوحسگر رطوبت - وبلاگ آرشیو بهترین ها

به گزارش وبلاگ آرشیو بهترین ها، پژوهشگران با الهام ساختار نانوحفره ای موجود در پوست نوعی سوسک هرکول، پیروز به طراحی حسگری شدند که رطوبت را به سرعت و بادقت بالا شناسایی می نماید.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ آرشیو بهترین ها، پژوهشگران با الهام ساختار نانوحفره ای موجود در پوست نوعی سوسک هرکول، پیروز به طراحی حسگری شدند که رطوبت را به سرعت و بادقت بالا شناسایی می نماید.

سوسک هرکول بومی آمریکای جنوبی دارای ویژگی شگفت انگیزی است. این سوسک می تواند رنگ پوسته خود را بسته به شرایط رطوبت خارجی تغییر دهد. این قابلیت به این علت است که داخل پوسته بدن سوسک از ساختار شبکه ای متخلخل با سوراخ های مربع تشکیل شده است.

هنگامی که نور با طول موج های خاص به پوسته برخورد می نماید، آن ها را منعکس نموده و رنگ های مختلفی را نشان می دهد. این طول موج ها بسته به رطوبت تغییر می نماید. به تازگی حسگری به وسیله محققان طراحی شده که مانند این سوسک بسته به رطوبت تغییر رنگ می دهد. این حسگر با سرعت 10000 برابر بیشتر از حسگر های نوری معمولی تغییر رنگ می دهد.

این تیم تحقیقاتی در POSTECH به رهبری جانسوک رو ازگروه مهندسی شیمی و گروه مهندسی مکانیک، حسگر رنگ سنجی فوق العاده سریع و جوابگو به رطوبت ایجاد نموده است. یافته های این گروه در قالب مقاله ای با عنوان Disordered-nanoparticle-based etalon for ultrafast humidity-responsive colorimetric sensors and anti-counterfeiting displays در Science Advances منتشر شده است.

حسگر هایی که از نور استفاده می نمایند در حال حاضر در زندگی روزمره ما برای مقدار گیری الکتروکاردیوگرام و کیفیت هوا استفاده می شوند. این حسگر ها از نور برای تشخیص تغییرات محیط اطراف خود و تبدیل آن ها به سیگنال های دیجیتال استفاده می نمایند.

این تیم تحقیقاتی با استفاده از یک لایه نانوذرات فلزی نامنظم - هیدروژل کیتوزان - و یک بستر بازتابنده، یک حسگر رنگ سنجی ساخته، که از ساختار فلز- هیدروژل-فلز تشکیل شده است. هنگامی که رطوبت خارجی تغییر می نماید، فرکانس رزونانس حسگر به علت ویژگی هیدروژل کیتوزان تغییر می نماید که در حالت مرطوب متورم می گردد و در حالت خشک به طور مکرر منقبض می گردد.

این حسگر تازه دارای سرعت فوق العاده بالایی است که 10000 برابر سریع تر از حسگر های نوری مبتنی بر تداخل سنج معمولی Fabry-Pero است. این سرعت واکنش بالا به لطف فضای متخلخل بین نانوذراتی است که حسگر را تشکیل می دهند، دقیقاً مانند پوسته سوسک که بسته به رطوبت رنگ ها را تغییر می دهد.

جانسوک رو که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، شرح داد: این حسگر رطوبت تازه از این جهت که امکان مقیاس پذیری فراوری با هزینه کم را فراهم می نماید، حتی با وجود استفاده از نانومواد و نانوساختارها، خاص است. معرفی پیکسل های رنگی جوابگو به رطوبت در کد های امنیتی، استفاده از برچسب های امنیتی را برای دستگاه های الکترونیکی حساس به رطوبت، اسکناس ها، گذرنامه ها و کارت های شناسایی امکان پذیر می نماید.