تولید حسگر گازاتانول برپایه نانوکامپوزیت‌نانولوله‌های‌کربنی
بسپار می نویسد، پژوهشگران دانشگاه محقق اردبیلی با استفاده از روش جدید قالب زنی، نانوذرات پلیمری قالب دار شده با مولکول‌های اتانول را به منظور تشخیص گاز اتانول تولید کردند. حسگر تولیدی بر پایه نانوکامپوزیت نانولولههای کربنی چند‌دیواره-نانوذرات پلیمری قالب‌دارشده برای ساخت حسگرهای گازی مقاومت شیمیایی بوده است. این روش جدید می‌تواند در تولید حسگرهای دیگر با بازده بالا و حساسیت بالا مورد استفاده قرار گیرد.
فناوری قالب‌زنی مولکولی یک روش تهیه مواد هوشمند است که قابلیت‌شناسایی و جذب گزینشی مولکول یا یون‌های مورد نظر در محیط‌های مایع یا حتی گازی را دارا است. این مواد رقبای مصنوعی و سنتزی برای سیستم‌های مشابه مانند آنتی بادی-آنتی ژن، آنزیم‌ها و یا پذیرنده‌های حسی و یا غیر حسی در موجودات زنده هستند. ویژگی مهم این مواد این است که دارای پایداری شیمیایی، دمایی و مکانیکی بسیار بالاتری نسبت به رقبای بیولوژیک خودهستند. همچنین این پذیرنده‌های مصنوعی را می‌توان برای طیف بسیار وسیع و دلخواهی از مولکول‌های شیمیایی تهیه کرد. در صورتی که تعداد محدودی پذیرنده بیولوژیک در دسترس ما قراردارد. هم اکنون این مواد کاربردهای بسیار متنوعی در زمینه‌های مختلف مانند جداسازی، کاتالیز واکنش‌های شیمیایی، دارورسانی و حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی پیدا کرده است. تهیه پلیمر‌های قالب دار شده در ابعاد نانومتری ضمن آنکه نقایص پلیمر‌های قالب دار شده توده‌ای و درشت را مرتفع می‌سازد موجب بهبود کارایی این مواد در جذب گزینشی مولکول‌های مورد نظر شده و ظرفیت جذبی آنها را افزایش می‌دهد.
در این کار نانوذرات پلیمری قالب‌دار شده با مولکول‌های اتانول، با روش پلیمریزاسیون رسوبی تهیه گردیده و به عنوان عناصر تشخیص دهنده یا حدفاصل شیمیایی یک حسگر گازی برای آشکارسازی و اندازه‌گیری اتانول مورد استفاده قرار گرفتند. دکتر طاهر علی‌زاده در توضیحاتی در رابطه با این تحقیقات گفت: «در این تحقیقات، بعد از سنتز نانوذرات پلیمری، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی متوسط اندازه نانوذرات در حد 25 نانومتر تخمین زده شد. حسگر گازی مذکور از نوع مقاومت شیمیایی بوده و مبتنی بر نانوکامپوزیت حاصل از آمیختن نانوذرات پلیمری قالب دار شده با اتانول، نانولولههای کربنی و پلی- متیل متااکریلات بود. نانوذرات پلیمری قالب دار شده برای جذب گزینشی مولکول‌های اتانول طراحی شده‌اند و بنابراین وقتی در معرض بخارات اتانول قرار می‌گیرند آنها را جذب کرده و در نتیجه متورم می‌شوند. از آنجا که نانوذرات پلیمری قالب دار شده به طور مناسب در لابه لای نانولولههای کربنی قرار دارند تورم مذکور موجب افزایش فاصله و کاهش اتصالات بین نانولولههای کربنی شده و در نتیجه هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت به مقدار قابل توجهی کم می‌شود. این به معنی ترجمه یک رخداد شیمیایی گزینش‌پذیر به یک سیگنال الکتریکی قابل آشکارسازی و ثبت است. میزان کاهش رسانایی نانوکامپوزیت متناسب با غلظت اتانول در محیط اطراف حسگر است. به‌دلیل استفاده از فناوری قالب زنی مولکولی برای تهیه عنصر تشخیص دهنده این حسگر، گزینش پذیری بسیار بالایی برای حسگر مذکور به‌دست آمد به طوری که بین دو مولکول اتانول و متانول تفاوت قابل ملاحظه‌ای در پاسخ حسگر مشاهده گردید. البته نقش پلیمر خطی مورد استفاده (پلی-متیل متااکریلات) در ایجاد یک محیط آبگریز در نانوکامپوزیت و جلوگیری از اثر مزاحمت بخارات آب به عنوان یک مزاحم بالقوه در کار کرد حسگر شیمیایی گازی پیشنهاد شده نیز اثبات گردید.»
یک شنبه ۲۲ اردیبهشت ۱۳۹۲
اخبار مهم
ثبت بیش از 500 تقاضای خرید تجهیزات نانو در Iranlab2013
تولید حسگر گازاتانول برپایه نانوکامپوزیت‌نانولوله‌های‌کربنی
موضوع : صنایع شیمیایی – نانوذرات – نانوحسگر تاریخ خبر : 1392/02/22 تعداد بازدید : 35
پژوهشگران دانشگاه محقق اردبیلی با استفاده از روش جدید قالب زنی، نانوذرات پلیمری قالب‌دار شده با مولکول‌های اتانول را به منظور تشخیص گاز اتانول تولید کردند.
پژوهشگران دانشگاه محقق اردبیلی با استفاده از روش جدید قالب زنی، نانوذرات پلیمری قالب دار شده با مولکول‌های اتانول را به منظور تشخیص گاز اتانول تولید کردند. حسگر تولیدی بر پایه نانوکامپوزیت نانولولههای کربنی چند‌دیواره-نانوذرات پلیمری قالب‌دارشده برای ساخت حسگرهای گازی مقاومت شیمیایی بوده است. این روش جدید می‌تواند در تولید حسگرهای دیگر با بازده بالا و حساسیت بالا مورد استفاده قرار گیرد.
فناوری قالب‌زنی مولکولی یک روش تهیه مواد هوشمند است که قابلیت‌شناسایی و جذب گزینشی مولکول یا یون‌های مورد نظر در محیط‌های مایع یا حتی گازی را دارا است. این مواد رقبای مصنوعی و سنتزی برای سیستم‌های مشابه مانند آنتی بادی-آنتی ژن، آنزیم‌ها و یا پذیرنده‌های حسی و یا غیر حسی در موجودات زنده هستند. ویژگی مهم این مواد این است که دارای پایداری شیمیایی، دمایی و مکانیکی بسیار بالاتری نسبت به رقبای بیولوژیک خودهستند. همچنین این پذیرنده‌های مصنوعی را می‌توان برای طیف بسیار وسیع و دلخواهی از مولکول‌های شیمیایی تهیه کرد. در صورتی که تعداد محدودی پذیرنده بیولوژیک در دسترس ما قراردارد. هم اکنون این مواد کاربردهای بسیار متنوعی در زمینه‌های مختلف مانند جداسازی، کاتالیز واکنش‌های شیمیایی، دارورسانی و حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی پیدا کرده است. تهیه پلیمر‌های قالب دار شده در ابعاد نانومتری ضمن آنکه نقایص پلیمر‌های قالب دار شده توده‌ای و درشت را مرتفع می‌سازد موجب بهبود کارایی این مواد در جذب گزینشی مولکول‌های مورد نظر شده و ظرفیت جذبی آنها را افزایش می‌دهد.
در این کار نانوذرات پلیمری قالب‌دار شده با مولکول‌های اتانول، با روش پلیمریزاسیون رسوبی تهیه گردیده و به عنوان عناصر تشخیص دهنده یا حدفاصل شیمیایی یک حسگر گازی برای آشکارسازی و اندازه‌گیری اتانول مورد استفاده قرار گرفتند. دکتر طاهر علی‌زاده در توضیحاتی در رابطه با این تحقیقات گفت: «در این تحقیقات، بعد از سنتز نانوذرات پلیمری، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی متوسط اندازه نانوذرات در حد 25 نانومتر تخمین زده شد. حسگر گازی مذکور از نوع مقاومت شیمیایی بوده و مبتنی بر نانوکامپوزیت حاصل از آمیختن نانوذرات پلیمری قالب دار شده با اتانول، نانولولههای کربنی و پلی- متیل متااکریلات بود. نانوذرات پلیمری قالب دار شده برای جذب گزینشی مولکول‌های اتانول طراحی شده‌اند و بنابراین وقتی در معرض بخارات اتانول قرار می‌گیرند آنها را جذب کرده و در نتیجه متورم می‌شوند. از آنجا که نانوذرات پلیمری قالب دار شده به طور مناسب در لابه لای نانولولههای کربنی قرار دارند تورم مذکور موجب افزایش فاصله و کاهش اتصالات بین نانولولههای کربنی شده و در نتیجه هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت به مقدار قابل توجهی کم می‌شود. این به معنی ترجمه یک رخداد شیمیایی گزینش‌پذیر به یک سیگنال الکتریکی قابل آشکارسازی و ثبت است. میزان کاهش رسانایی نانوکامپوزیت متناسب با غلظت اتانول در محیط اطراف حسگر است. به‌دلیل استفاده از فناوری قالب زنی مولکولی برای تهیه عنصر تشخیص دهنده این حسگر، گزینش پذیری بسیار بالایی برای حسگر مذکور به‌دست آمد به طوری که بین دو مولکول اتانول و متانول تفاوت قابل ملاحظه‌ای در پاسخ حسگر مشاهده گردید. البته نقش پلیمر خطی مورد استفاده (پلی-متیل متااکریلات) در ایجاد یک محیط آبگریز در نانوکامپوزیت و جلوگیری از اثر مزاحمت بخارات آب به عنوان یک مزاحم بالقوه در کار کرد حسگر شیمیایی گازی پیشنهاد شده نیز اثبات گردید.»
filereader.php?p1=main_739fd817726a438ef
شماتیکی از سازوکار پاسخ گویی حسگر معرفی شده به اتانول
از حسگر تولید شده با توجه به ویژگی‌های برتر خود از جمله ساده، ارزان، کوچک و در عین حال حساس و گزینش‌پذیر برای آشکارسازی اتانول، می‌توان به عنوان یکی از ممتازترین حسگرها نام برد. نکته دیگری که در این تحقیقات مورد توجه است، استفاده از یک تکنیک جدید برای ساخت حسگرهای شیمیایی برای انواع مختلفی از مولکول‌های شیمیایی بر اساس نانوکامپوزیت‌هایی بر پایه پلیمر‌های قالب دار شده در ابعاد نانومتری و نانولولههای کربنی است.
علی زاده، دانشیار دانشگاه محقق اردبیلی، با اشاره به استفاده از کوپل پلیمری قالب شده به عنوان یک ایده نو توضیح داد: «در این کار یک سازوکار حسگری بر پایه نانوکامپوزیت نانولولههای کربنی چند‌دیواره-نانوذرات پلیمری قالب دار شده برای ساخت حسگرهای گازی مقاومت شیمیایی معرفی شد. در این تحقیقات، ما کوپل پلیمر‌های قالب دار شده نانومتری را با نانوتیوب‌های کربنی برای تهیه یک حسگر مقاومت شیمیایی معرفی کردیم. با این کار یک افزایش قابل ملاحظه در گزینش پذیری و حساسیت را برای حسگر پیشنهادی اثبات نمودیم. این کار می‌تواند یک زیر شاخه نوین در طراحی و ساخت حسگرهای گازی مقاومت شیمیایی با گزینش پذیری بالا را برای طیف وسیعی از ترکیبات شیمیایی بر اساس فناوری قالب زنی مولکولی فراهم آورد.»
این طرح می‌تواند پاسخ گوی نیازهای مرتبط با اندازه‌گیری و آشکارسازی دقیق و در محل برای اهداف مختلف از جمله در تست کردن تنفس افراد مشکوک به مصرف مشروبات الکلی و آشکارسازی شروع فرایند تخمیر باشد. به گفته علی زاده، با توسعه هر چه بیشتر در زمینه حسگری که معرفی گردید می‌توان برای طیف وسیعی از ترکیبات مهم، حسگرهای دقیق، حساس و بسیار ارزان تهیه نمود که بتواند هم در فاز گازی و هم در فاز مایع ترکیبات مورد نظر را آشکارسازی و اندازه‌گیری کند. از جمله این ترکیبات می‌توان به آشکارسازی گازهای جنگی، مواد منفجره، آلوده کننده‌های زیست‌محیطی و مواد غذایی، یون‌های فلزات سنگین و حتی نشانگر‌های بیولوژیک اشاره نمود.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست دکتر طاهر علی زاده و خانم فاطمه رضالو از دانشگاه محقق اردبیلی صورت گرفته است، در مجله Sensors and Actuators B: Chemical (جلد 176، ماه ژانویه سال 2013) منتشر شده است.
