نانوسنسور (Nanosensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
نانوسنسور (Nanosensor) :
نانوسنسور هر سنسوری است که حداقل یکی از ابعاد عنصر حسگر آن در مقیاس نانومتر (۱ تا ۱۰۰ نانومتر) باشد. در این مقیاس، خواص فیزیکی و شیمیایی مواد (مانند رسانایی، رنگ، واکنش پذیری) به شدت تحت تأثیر اندازه و کوانتوم مکانیک قرار می گیرد. این ویژگی ها می توانند برای ایجاد سنسورهایی با حساسیت و گزینش پذیری فوق العاده بالا استفاده شوند. نانوسنسورها پتانسیل ایجاد تحول در تشخیص بیماری ها، پایش محیط زیست، و امنیت غذایی را دارند.
انواع نانوسنسورها بر اساس ماده:
نانوسنسورهای مبتنی بر نانولوله های کربنی (Carbon Nanotubes - CNTs): نانولوله های کربنی استوانه هایی از اتم های کربن هستند که خواص الکتریکی و مکانیکی استثنایی دارند. جذب یک مولکول گاز بر روی سطح یک CNT می تواند رسانایی آن را به طور قابل اندازه گیری تغییر دهد. از آنها برای ساخت سنسورهای گاز بسیار حساس (حتی در حد ppb) و سنسورهای زیستی استفاده می شود.
نانوسنسورهای مبتنی بر گرافن (Graphene-based): گرافن یک لایه تکلایه از اتم های کربن با مساحت سطح بسیار بالا و رسانایی عالی است. هر اتم کربن در گرافن در معرض محیط است، بنابراین هر گونه جذب مولکول روی سطح آن باعث تغییر قابل توجهی در رسانایی می شود. سنسورهای گاز و pH مبتنی بر گرافن بسیار حساس و سریع هستند.
نانوسنسورهای مبتنی بر نانوسیم ها (Nanowires): نانوسیم های ساخته شده از سیلیکون یا اکسیدهای فلزی می توانند به عنوان کانال ترانزیستور اثر میدانی (FET) عمل کنند. اتصال مولکول های زیستی (مانند DNA یا آنتی بادی) به سطح نانوسیم می تواند جریان عبوری از آن را تغییر دهد و امکان تشخیص بسیار حساس عوامل بیماری زا را فراهم کند.
نانوسنسورهای مبتنی بر نقاط کوانتومی (Quantum Dots): نقاط کوانتومی نانوبلورهای نیمه هادی هستند که با جذب نور با طول موج خاص، فلورسانس می کنند. رنگ (طول موج) فلورسانس به اندازه نقطه بستگی دارد. از آنها به عنوان برچسب های زیستی برای تصویربرداری و تشخیص مولکول ها استفاده می شود. وجود یک آنالیت خاص می تواند فلورسانس نقاط کوانتومی را خاموش یا تغییر دهد.
مزایا:
حساسیت و حد تشخیص بسیار پایین.
سرعت پاسخ بالا.
اندازه کوچک و امکان ساخت آرایه های متراکم.
توان عملیاتی پایین.
چالش ها: تولید انبوه با کیفیت یکسان، یکپارچه سازی با الکترونیک، و پایداری طولانی مدت.
