ساخت نانوحسگرهای دقیق حساس به یون نیترات

به گزارش خبرنگار خبرگزاری صدا و سیما به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، قیمت مناسب، سرعت تشخیص بالا و آلودگی کمتر از ویژگی‌های برتر این حسگرها در مقایسه با نمونه‌های رایج است. 

این حسگرها در مراکز تصفیه آب، بیمارستان‌ها و منازل کاربرد دارد.

یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های فعلی بشر، شیوع انواع سرطان است که سالانه منجر به مرگ میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان می‌شود. 

ازاین‌رو تحقیقات گسترده‌ای درباره شناسایی عوامل ایجاد کننده و نحوه‌ درمان این بیماری مهلک صورت می‌گیرد. 

یون‌های نیترات موجود در آب، یکی از عوامل بالقوه‌ ایجاد سرطان و بیماری‌های مختلف است که به علت حلالیت بالا در آب، می‌توانند موجب آلودگی آب شود. چنانچه مقدار این یون در بدن انسان بیش‌ازحد معینی باشد، می‌تواند یکی از علل سرطان مثانه و سرطان معده شود. 

بنابراین اطمینان از آلوده نبودن آب و غذای مصرفی به این یون خطرناک از اهمیت بالایی برخوردار است. 

خانم مهندس مریم بنیانی محقق طرح گفت: هدف از این تحقیق، طراحی حسگری مناسب با استفاده از نانوذرات نقره، برای تشخیص سریع یون‌های نیترات موجود در آب بوده است. برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت طراحی‌ شد و عملکرد آن در تعیین و اندازه‌گیری میزان یون‌های نقره موجود در آب مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی با بیان اهمیت بهبود عملکرد حسگرها در شناسایی یون‌های نیترات موجود در آب گفت: غلظت بسیار پایین یون‌های نیترات موجود در آب‌های مصرفی معمولاً به ‌اندازه‌ای نیست که بتوان به‌راحتی آن‌ها را به ‌طور مستقیم مورد آنالیز قرار داد. همچنین در شناسایی این ترکیبات، حسگر مورد استفاده باید از انتخاب پذیری بالایی برخوردار باشد. این بدان معنی است که حسگر مورد استفاده باید فقط به یون‌های نیترات حساسیت نشان داده و نسبت به سایر یون‌ها از جمله کلر، کلسیم، پتاسیم و سدیم موجود در آب، پاسخ قابل‌توجهی نشان ندهد. از این ‌رو  امروزه بسیاری از حسگرهای موجود به دلیل قابلیت انتخاب پذیری ضعیف، قابل استفاده نیستند.

طبق نتایج آزمایش‌های صورت گرفته به کمک حسگرهای نانوکامپوزیتی طراحی شده توسط این محققان، سرعت تشخیص گونه‌های نیترات موجود در آب، به دلیل افزایش سطح ویژه‌ ناشی از حضور نانوذرات نقره بهبود یافته است. 

این بدان معنی است که میزان بازده این حسگرها بیشتر بوده و سبب کاهش هزینه‌ فرایند در مقایسه با حسگرهای الکتروشیمیایی رایج می‌شود.

خانم مهندس بنیانی با اشاره به نحوه‌ ساخت و عملکرد حسگرهای حاضر، گفت: به‌منظور ساخت نانوحسگرها، در ابتدا نانوذرات نقره در داخل پلی متاکریلیک اسید که پلی اسیدی بسیار ارزان و زیست سازگار است، قرار داده شد و با استفاده از نور UV نانوکامپوزیت های AgNPs/PMA تشکیل شد. نتایج حاصل از آزمون ولتامتری سیکلی نشان داد که عملکرد الکترودهای اصلاح‌شده توسط نانوذرات نقره به میزان نقره‌ موجود در آن‌ها بستگی دارد. 

وی افزود: آزمون‌های عملکردی نشان می‌دهد که تشکیل ساختارهای دندریتی نقره بر روی سطح الکترود، باعث تشخیص بهتر یون‌های نیترات، نسبت به نانوذرات آگلومره می‌شود. این امر ناشی از مکان‌های بهتر و بیشتر بر روی ساختارهای دندریتی بوده که در نتیجه‌ی پراکندگی مناسب نانوذرات نقره در زمینه‌ی پلیمری به ‌دست ‌آمده بود.

این پژوهش حاصل همکاری‌خانم مریم بنیانی - دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد دانشگاه شیراز - آقای علی میرزایی از فارغ‌التحصیلان همین دانشگاه و پژوهشگرانی از دانشگاه مسینای کشور ایتالیا  است. 

نتایج این کار در مجله‌ Measurement (جلد 84، سال 2016، صفحات 83 تا 90) به چاپ رسیده است.