به گزارش ربات کشاورز، اخیرا دانشمندان نوع جدیدی از سنسورهای الکترونیکی آلی را طراحی نموده اند که از خواص منحصر به فرد ابریشم برای دستیابی به حساسیت و سرعت بی سابقه استفاده می نماید.
به گزارش ربات کشاورز به نقل از مهر، بازدم انسان می تواند اطلاعات زیادی در مورد وضعیت سلامت او آشکار کند. مولکول های کوچک موجود در هوای بازدمی ما سرنخ هایی از همه چیز از بیماری ریوی گرفته تا دیابت را عرضه می دهند. بنابراین است که محققان مشتاق توسعه سنسورهای تنفسی با حساسیت بیشتری بوده که قادر به تشخیص ترکیبات مشخص با دقت بالا هستند.
به تازگی دانشمندان نوع جدیدی از سنسورهای الکترونیکی آلی را طراحی نموده اند که از خواص منحصر به فرد ابریشم برای دستیابی به حساسیت و سرعت بی سابقه استفاده می نماید.
این دستگاه جدید که جزئیات طراحی آن در مقاله ای در نشریه Advanced Materials انتشار یافته، زاییده فکر تیمی از دانشگاه تافتس به رهبری فیورنزو اومنتو است. سال هاست که لابراتوار اومنتو روش هایی را برای کنترل و الگوبرداری از فیبروئین ابریشم، پروتئین ساختاری که به ابریشم خواص قابل توجهی می دهد، پیشگام بوده است.
با ترکیب ابریشم با فناوری نیمه هادی سنتی، محققان یک ترانزیستور انعطاف پذیر ایجاد کردند که می تواند با جذب رطوبت بازدم، بین دو حالت کار به آسانی جابجا شود.
نکته کلیدی در این پروژه، در لایه های زیست پلیمری با ضخامت چند نانومتر نهفته است. اومنتو توضیح می دهد: «ما می توانیم ضخامت این لایه های ابریشم را تا مقیاس نانو کنترل نماییم.»
این کار به محققان اجازه می دهد تا نحوه تعامل مواد با مولکول های آب را بهینه کنند. این ترانزیستورها بر پایه IGZO ساخته شده اند، یک اکسید نیمه هادی همه کاره که به صورت تجاری در نمایشگرهای صفحه تخت استفاده می شود.
هنگامی که دستگاه خشک می شود، لایه های ابریشم با ضخامت فقط ۳ تا ۵ نانومتر به صورت غیرفعال در بالای IGZO قرار می گیرد و به ترانزیستور، که توسط محققان بعنوان «silk-FET» نامیده می شود، اجازه می دهد تا از راه فیزیک نیمه هادی سنتی کار کند. اما هنگامی که silk-FET رطوبت را جذب می کند، خواص آن بشدت تغییر می کند.
آب به یون های مثبت و منفی اجازه می دهد تا در سطوح مشترک ابریشم هم تراز شوند و به اصطلاح لایه های دوتایی الکتریکی روی هم چیده شده، ساختاری مانند صفحات یک خازن در مقیاس نانو را می سازند.
این حالت، عملکرد کاملا متفاوتی از دروازه الکترولیت را امکان پذیر می کند که با روشن شدن ترانزیستور تا یک میلیون برابر جریان بیشتری تولید می کند. حتی مقدار کمی آب برای چرخاندن کلید کافی است. دانشمندان این حالت دروازه دوگانه را تنها به حضور مولکول های آب نسبت می دهند.
قابلیت جابه جایی بین دو حالت به آسانی با جذب آب از بازدم، سنسور فوق العاده حساسی را بوجود می آورد. هنگامی که فردی در دستگاه تنفس می کند، جریان تنها در ۳۰ میلی ثانیه افزایش خواهد یافت چونکه بخار آب اجازه می دهد تا دریچه الکترولیت وارد شود. هنگامی که هوای خشک استنشاق می شود، ترانزیستور در عرض ۳۰۰ میلی ثانیه به حالت استاندارد باز می گردد.
این پاسخ سریع به سنسور اجازه می دهد تا هر دم و بازدم را در چرخه های تنفسی مختلف با وفاداری ردیابی کند.
محققان آرایه ای از ترانزیستورهای ابریشمی را روی یک ماسک جراحی ادغام کردند تا نشان دهند که چگونه فناوری آنها می تواند، تنفس را در زمان واقعی حتی زمانیکه کاربر صحبت می کند یا حرکت می کند، نظارت کند.
منبع: ربات کشاورز