النهار

قام فريق من الباحثين في جامعة ماكواري Macquarie بتطوير تقنية مبتكرة لإنتاج أجهزة استشعار للأشعة فوق البنفسجية، ما قد يؤدي إلى نقلة نوعية في تصميم الأجهزة القابلة للارتداء بفعالية ومرونة فائقة. وقد نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Small في شهر تموز (يوليو)، حيث أظهرت كيف يمكن لبخار حمض الأسيتيك، المعروف بأبخرة الخل، 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 الخل يتسبّب في اندماج جسيمات أكسيد الزنك على سطح المستشعر، مكونة جسورًا موصلة. هذا الاندماج ضروري لإنشاء قنوات تسمح بتدفق الإلكترونات، ما يحسّن أداء المستشعر.

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

المنهجية

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

لإنشاء المستشعرات، تمّ رش محلول الزنك في لهب، ما أنتج جسيمات أكسيد الزنك التي استقرت على أقطاب البلاتين، مكونة طبقة رقيقة. ثم تمّ تعريض هذه الطبقة لبخار الخل، 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 المواد الحساسة للحرارة والركائز المرنة، وهي فعّالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة. يمكن بسهولة توسيع العملية للإنتاج التجاري، ما يجعلها مثالية لإنشاء أجهزة استشعار للأشعة فوق البنفسجية قابلة للارتداء 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، ما يوسع تطبيقها عبر مجموعة متنوعة من المواد الوظيفية والهياكل النانوية.