محققان دانشگاه تهران، در تحقیقی که مورد حمایت تشویقی مقالات ISI ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری قرار گرفته است، موفق به ساخت حسگر گازی بر پایه گرافن شدند که در صنایع مختلف جهت تعیین میزان اکسیژن قابل استفاده خواهد بود.

به گزارش گروه علمی فناوری برنا، در ساخت این حسگر از روشی ساده و کم هزینه استفاده شده که نیاز به استفاده از دستگاه نانولیتوگرافی را برطرف می‌کند.

بنابر این گزارش، کنترل میزان اکسیژن از موارد مهم در صنایع مختلف است؛ چراکه کاهش آن در محیط زیست مشکلاتی حیاتی برای انسان ایجاد خواهد کرد. در این کار، حسگر گرافنی برای اندازه‌گیری اکسیژن ساخته شده است.

به گفته‌ی دکتر عزت اله ارضی، محقق این طرح، به کمک این حسگر می‌توان به نظارت دستگاه‌ها و بهینه‌سازی عملکرد آن‌ها پرداخت. صنایع مختلف همچون نفت، گاز، پزشکی و یا صنایع تولیدی که نیازمند سنجش میزان اکسیژن محیط هستند، می‌توانند از نتایج این طرح استفاده کنند.
وی توضیح داد: در ساخت حسگر گاز اکسیژن عموماً از روش‌ها و مواد مختلفی از جمله سرامیک‌ها، اکسیدهای فلزی نیمه رسانا، پلیمرها و یا مواد نانوساختار همچون نوارهای گرافنی (nanoribbon) استفاده می‌شود.

ارضی افزود: مهم‌ترین و رایج‌ترین روش ساخت نانونوارهای گرافن استفاده از دستگاه نانولیتوگرافی است. اما این روش با محدودیت‌هایی همچون ایجاد ناهمواری‌های بزرگ در لبه‌های نوار همراه است.

به گفته این محقق، در این کار از نانوسیم‌های اکسیدروی در ساختار حسگر حاوی نانوصفحات اکسید گرافن استفاده شده است. نانوسیم‌ها سبب کاهش صفحه‌های اکسید گرافن به نانونوارهای گرافن می‌شوند. این عمل با قرار دادن ساختار تهیه شده، تحت تابش نور فرابنفش (UV) صورت می‌گیرد.

وی عنوان کرد: لازم به ذکر است که نانوسیم‌های اکسیدروی علاوه بر عملکرد ذکر شده به افزایش حساسیت حسگر نیز کمک می‌کنند. دمای پایین و سادگی ساخت از دیگر مزایای روش پیشنهادی است.

این محقق در پایان گفت: حسگر پیشنهادی پاسخ الکتریکی بسیار بالاتری به اکسیژن، در مقایسه با دیگر حسگرهای گازی بر پایه‌ی گرافن از خود نشان می‌دهد که به اعتقاد ما به علت نقص‌های خطی ایجاد شده در ساختار آن است. از دیگر مزایای این حسگر عملکرد مناسب آن حتی در دمای اتاق است.

این تحقیقات از همکاری دکتر عزت اله ارضی، دکتر یاسر عبدی- اعضای هیئت علمی دانشگاه تهران- و دکتر پروانه افضلی- دانش آموخته‌ی همین دانشگاه- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Sensors and Actuators B: Chemical (جلد 195، شماره 1، سال 2014، صفحات 92 تا 97) چاپ شده است.

علاقه‌مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه و فناوری نانو می‌توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات ISI مراجعه کنند.