حسگر تشخیص سرب در آب آشامیدنی در یک‌قدمی استقرار در خانه‌ها

به گزارش گروه سلامت خبرگزاری علم و فناوری آنا، دستگاه تشخیص سرب در آب آشامیدنی شامل یک لایه گرافن است که روی ویفر سیلیکونی نصب شده است. گرافن، با رسانایی قابل توجه و نسبت سطح به حجم بالا، یک پلت فرم ایدئال برای کاربردهای حسگری است. محققان قابلیت‌های حسگری لایه گرافن را با اتصال یک مولکول پیوندی به سطح آن افزایش دادند. این پیونددهنده به عنوان لنگر گیرنده یون و در نهایت یون‌های سرب عمل می‌کند.

یکی از ویژگی‌های کلیدی این کار این بود که حسگر ساخته شده دارای انتخاب‌گری ویژه‌ای برای تشخیص یون‌های سرب است. محققان از آپتامر که یک رشته کوتاه و منفرد DNA یا RNA است به عنوان گیرنده یونی استفاده کردند. این مولکول‌های گیرنده به دلیل انتخاب ذاتی خود نسبت به یون‌های خاص شناخته شده‌اند. محققان میل اتصال گیرنده به یون‌های سرب را با تنظیم توالی DNA یا RNA آن بیشتر افزایش دادند. این کار اطمینان می‌دهد که حسگر تنها پس از اتصال به یون‌های سرب فعال می‌شود.

دستیابی به حد فمتومولار تشخیص با مطالعه دقیق رویدادهای مولکولی رخ داده در سطح حسگر گرافنی امکان‌پذیر می‌شود.

محققان پارامترهای ترمودینامیکی سیستم مانند انرژی‌های اتصال، تغییرات در ظرفیت خازنی و ترکیبات مولکولی را تجزیه‌وتحلیل کردند و دریافتند که آن‌ها نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد حسگر دارند. با بهینه‌سازی هر یک از این پارامترهای ترمودینامیکی، همراه با طراحی کلی سیستم، محققان حسگری ایجاد کردند که می‌تواند یون‌های سرب را با حساسیت و ویژگی بی‌سابقه‌ای تشخیص دهد.

محققان معتقدند: «فناوری که آن‌ها توسعه داده‌اند با هدف غلبه بر مسائل هزینه و همچنین قابلیت اطمینان انجام شده است و هدف این است که با توجه به سهولت نسبی ساخت آن، در نهایت این حسگر در خانه‌ها مستقر شود.»