با یک نانوحسگر گازی جدید، تشخیص دی‌اکسیدکربن ساده‌تر می‌شود

عصر کانادا – گفته می‌شود این رویکرد نوآورانه باعث افزایش چشمگیر کارایی، فشرده‌سازی و قابلیت اطمینان سیستم‌های حسگر گازی می‌شود و راه را برای کاربردهای گسترده‌تر آن در صنایع مختلف هموار می‌کند.نظارت مستمر بر کیفیت هوا در بسیاری از حوزه‌ها لازم است و حسگرهای گازی از جمله ملزومات این پایش مستمر است. روش‌های رایج برای حسگری گازها به کاتالیست‌ها و ترکیبات اکسیدفلزی نیمه‌هادی متکی بوده که تخریب و نیاز به کالیبراسیون مستمر از جمله مشکلات این فناوری‌ها هستند.

طیف‌سنجی با استفاده از خطوط جذب اساسی چندین گاز در منطقه مادون قرمز میانی، جایگزین امیدوارکننده‌ای است. این روش از ویژگی‌هایی نظیر حداقل رانش و پایداری طولانی مدت را بدون تغییر شیمیایی حسگر فراهم می‌کند. قابلیت “اثر انگشت” از طریق طول موج جذب، مانند جذب دی‌اکسید کربن در ۴٫۲ میکرومتر، آن را به یک فناوری امیدوار کننده برای تشخیص دقیق گاز تبدیل می‌کند.

مدارهای یکپارچه فوتونی (PIC) پیشرفت قابل توجهی در تجهیزات طیف‌سنجی مینیاتوریزه به اندازه تراشه بوده و در نتیجه سیستم‌های حسگر نوری بسیار جمع و جور و مقرون به صرفه‌ای هستند. با این حال، ادغام منابع نوری و آشکارسازها به طور مستقیم در سطح ویفر یک چالش است. غلبه بر این مانع می‌تواند اندازه و هزینه حسگر را کاهش دهد، ثبات مکانیکی را افزایش داده و عملکرد را بهبود بخشد.

گرافن به دلیل توانایی دستیابی به دمای لازم برای انتشار حرارتی و انتشار مطلوب آن به عنوان گزینه عالی برای انتشار دهنده‌ی پرتوهای مادون قرمز است. ساختار تک‌لایه آن امکان اتصال ایده‌آل را فراهم می‌کند.

به نقل از ستاد نانو، در این مطالعه، این تیم گرافن را مستقیم در بالای موج‌برهای فوتونیک سیلیکونی یکپارچه کرده و اتصال مستقیم را به حالت موج‌بر امکان‌پذیر می‌کند. این فناوری با موفقیت انتشار گاز دی‌اکسیدکربن در محدوده طیفی ۳ تا ۵ میکرومتر را تشخیص داد.

این نتیجه یک قدم مهم رو به جلو در توسعه سیستم‌های حسگر گازی کارآمد، جمع و جور و قابل اعتماد است. این کار در پروژه‌های اتحادیه اروپا Ulisses و Aeolus انجام شده است، که هدف آن توسعه قابلیت‌های پیشرفته برای نظارت بر کیفیت هوا در زمان واقعی در کاربردهای متنوع در مناطق شهری است.