ساخت نانوحسگر رطوبت با الهام از سوسک هرکول
تهران - ایرنا - پژوهشگران با الهام از ساختار نانوحفره‌ای موجود در پوست نوعی سوسک هرکول، موفق به طراحی حسگری شدند که رطوبت را به سرعت و با دقت بالا شناسایی می‌کند.
به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا، سوسک هرکول می‌تواند رنگ پوسته خود را بسته به شرایط رطوبت خارجی تغییر دهد. این قابلیت به این دلیل است که داخل پوسته بدن سوسک از ساختار شبکه‌ای متخلخل با سوراخ‌های مربع تشکیل شده است.
هنگامی که نور با طول موج‌های خاص به پوسته برخورد می‌کند، آنها را منعکس کرده و رنگ‌های مختلفی را نشان می‌دهد. این طول موج‌ها بسته به رطوبت تغییر می‌کند. به تازگی حسگری توسط محققان طراحی شده که مانند این سوسک بسته به رطوبت تغییر رنگ می‌دهد. این حسگر با سرعت 10 هزار برابر بیشتر از حسگرهای نوری معمولی مبتنی بر تداخل‌سنج معمولی Fabry-Pero تغییر رنگ می‌دهد.
این تیم تحقیقاتی در دانشگاه پوستش کره جنوبی (Pohang University of Science and Technology) با استفاده از یک لایه نانوذرات فلزی نامنظم (هیدروژل کیتوزان) و یک بستر بازتابنده، یک حسگر رنگ‌سنجی ساختند که از ساختار فلز - هیدروژل - فلز تشکیل شده است. هنگامی که رطوبت خارجی تغییر می‌کند، فرکانس رزونانس حسگر به دلیل ویژگی هیدروژل کیتوزان هم تغییر می‌کند که در حالت مرطوب متورم و در حالت خشک به طور مکرر منقبض می‌شود.
سرعت واکنش بالا به لطف فضای متخلخل بین نانوذراتی است که حسگر را تشکیل می‌دهند، دقیقاً مانند پوسته سوسک که بسته به رطوبت رنگ‌ها را تغییر می‌دهد.
جانسوک رو که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، توضیح داد: این حسگر رطوبت جدید از این جهت که امکان مقیاس‌پذیری تولید با هزینه کم را فراهم می‌کند، حتی با وجود استفاده از نانومواد و نانوساختارها، خاص است. معرفی پیکسل‌های رنگی پاسخگو به رطوبت در کدهای امنیتی، استفاده از برچسب‌های امنیتی را برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس به رطوبت، اسکناس‌ها، گذرنامه‌ها و کارت‌های شناسایی امکان‌پذیر می‌کند.
این تیم پژوهشگران، حسگر رنگ سنجی فوق‌العاده سریع و پاسخگو به رطوبت را ایجاد و یافته‌های خود را در مجله ساینس ادونس (Science Advances) منتشر کرده است.