Kitaip nei daugeliui įprastinių cheminių detektorių, kuriems būtinas išorinis energijos šaltinis, Lorenco Livermoro nacionalinės laboratorijos (JAV) specialistų pagamintiems nanojutikliams užtenka puslaidininkinių nanovielų – ir jokių tradicinių baterijų.
Sukurtasis įrenginys ne tik nenaudoja energijos, bet ir yra paprastas, itin jatrus bei gali sparčiai aptikti įvairias molekules. Jo sukūrimas – pirmasis žingsnelis konstruojant lengvai dislokuojamus cheminius jutiklius, pritaikytus mūšio laukui.
Lorenco Livermoro laboratorijos atstovo Jinminio Vango (Yinmim Wang) vadovaujama mokslininkų komanda kartu su kolegomis iš Šanchajaus Mokslo ir technologijos universiteto (Kinija) sukonstravo pirmos kartos energijos šaltinio nenaudojantį detektorių, kuriame įmontuotos vienmatės puslaidininkinės nanovielos.
Šiame nanojutiklyje yra išnaudojama unikali cheminių reagentų ir puslaidininkinių nanovielų paviršių sąveika, kuri sukelia elektrinio krūvio tekėjimą tarp nanovielų galų arba tarp veikiamas ir neveikiamos nanovielos.
Mokslininkų komanda išbandė jutiklius su skirtingos rūšies platformomis (cinko oksido ir silicio), kaip reagentą naudodami etanolio tirpiklį.
Nagrinėdami cinko oksido jutiklį, tyrėjai aptiko, jog ant detektoriaus užlašinus nedidelį kiekį etanolio tarp nanovielių galų susidarė elektrinės įtampos skirtumas.
„Elektrinis signalas susidaro praktiškai akimirksniu, o slopsta lėtai, garuojant etanoliui“, – pasakoja J. Vangas.
Tačiau kai mokslininkų komanda etanolį pakeitė heksano tirpikliu, susidarė labai silpna elektrinė įtampa, „rodanti, kad nanojutiklis skirtingai reaguoja į skirtingos rūšies tirpiklio molekules“. Tyrėjai išbandė daugiau nei 15 skirtingų organinių tirpiklių rūšių ir pastebėjo, jog kiekvieno tirpiklio atveju detektorius reaguodavo nevienodai. „Ši savybė mūsų nanojutikliams leidžia aptikti skirtingų rūšių chemikalus ir išskirti jų koncentracijos lygį“, – teigia tyrėjas.
Atsakas į skirtingus tirpiklius pasirodė esąs ganėtinai panašus, kuomet mokslininkai išbandė silicio pagrindo nanojutiklius. Tačiau elektros įtampos kritimas garuojant tirpikliui smarkiai skyrėsi nuo cinko oksido jutiklių rezultatų. „Šie tyrimai rodo, jog energijos nevartojančių jutiklių platformą įmanoma praplėsti iki atsitiktinai išdėstytų puslaidininkinių nanovielų sistemos“, – apibendrina mokslininkas.
Artimiausi tyrėjų komandos darbai – išbandyti jutiklius su sudėtingesnėmis molekulėmis, pavyzdžiui, sprogmenimis arba biologinėmis sistemomis.
Mokslininkų darbas kaip pagrindinis straipsnis pasirodė sausio 4 dienos žurnalo „Advanced Materials“ numeryje.
