النهار

قام فريق من الباحثين في جامعة "ماكواري" (Macquarie) بتطوير تقنية لإنتاج أجهزة استشعار للأشعة ما فوق البنفسجية، ممّا قد يؤدي إلى نقلة نوعيّة في تصميم الأجهزة القابلة للارتداء بفاعلية ومرونة فائقة. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Small في شهر تموز (يوليو)، فأظهرت كيف يمكن لبخار حمض الأسيتيك، المعروف بأبخرة الخلّ، أن يعزّز بشكل كبير من أداء أجهزة الاستشعار المعتمدة على جسيمات أكسيد الزنك النانوية من دون الحاجة إلى معالجة حرارية عالية.

النتائج الرئيسية

كشفت الأبحاث، التي قادها البروفيسور شوجوان هوانغ من كلية الهندسة، أن التعرّض القصير لبخار الخلّ يتسبّب باندماج جسيمات أكسيد الزنك على سطح المستشعر لتكوّن جسورًا موصلة. هذا الاندماج ضروريّ لإنشاء قنوات تسمح بتدفق الإلكترونات، مما يحسّن أداء المستشعر.

اكتشف الفريق أيضاً أن طريقتهم يُمكن أن تجعل أجهزة الكشف عن الأشعة ما فوق البنفسجية أكثر استجابة بمقدار 128,000 مرّة من أجهزة الاستشعار غير المعالجة. حافظت هذه المستشعرات المحسّنة على حساسية عالية وموثوقية في اكتشاف الأشعة ما فوق البنفسجية من دون تداخل.

المنهجية

تقليديًا، تتطلّب هذه المستشعرات معالجة بدرجات حرارة عالية في فرن لمدة 12 ساعة تقريباً. مع ذلك، وجد فريق ماكواري بديلاً كيميائيًا أبسط. من خلال تعريض المستشعرات لبخار الخلّ لمدة 5 دقائق فقط، حققوا نفس تأثير التسخين المطوّل.

لإنشاء المستشعرات، تمّ رش محلول الزنك في لهب، مما أنتج جسيمات أكسيد الزنك، التي استقرّت على أقطاب البلاتين، مكوّنة طبقة رقيقة. ثم تمّ تعريض هذه الطبقة لبخار الخلّ، الذي أعاد ترتيب الجسيمات لتسهيل تدفق الإلكترونات مع الحفاظ على قدراتها في اكتشاف الضوء.

المزايا والتطبيقات

توفّر تقنية بخار الغرفة هذه العديد من الفوائد مقارنة بالطرق التقليدية ذات درجات الحرارة العالية، فهي تسمح باستخدام الموادّ الحسّاسة للحرارة والركائز المرنة، وهي فعّالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة. يمكن بسهولة توسيع العملية للإنتاج التجاري، مما يجعلها مثالية لإنشاء أجهزة استشعار للأشعة ما فوق البنفسجية، تكون قابلة للارتداء، لكنها تتطلّب المرونة واستهلاك طاقة منخفض.

تشير الأستاذة المساعدة نوشين نصيري، المؤلفة المشاركة ورئيسة مختبر النانو تكنولوجي، إلى أن هذه الطريقة يمكن تكييفها لأنواع أخرى من أجهزة الاستشعار، ممّا يوسّع تطبيقها عبر مجموعة متنوّعة من الموادّ الوظيفيّة والهياكل النانوية.