Roman GłogulskiÚj este, új szenzáció: a Kaliforniai Egyetem szakemberei egy rendkívül érzékeny grafén szenzort fejlesztettek ki, mely rendkívül alacsony ólom jód koncentrációkat detektálhat a vízben. Az eszköz rekordot döntőképes az ólom detektálásában a női női töredék százalék szintjén, ami milliószor érzékenyebb, mint bármely korábbi technológia.
A kutatásról nemrégiben megjelent cikkben írtak részletesen.
A kutatásban használt eszköz egyetlen grafénréteget tartalmaz, melyet egy szilícium alapra helyeztek. A grafén kiváló vezetőképessége és magas felület-térfogat aránya miatt ideális platform a szenzorikus alkalmazások számára. A kutatók növelték a grafénréteg szenzorikus képességeit egy molekuláris kötőt felhasználva, mely az ion receptorként működik és végül az ólom ionoknak.
A kutatás egyik kulcsfontosságú része a szenzor nagyfokú specifikusságának kialakítása az ólom jód detektálásában. A kutatók egy aptámert használtak az ion receptoraként, ami egy rövid, egyszálú DNS vagy RNS lánc. Ezek a receptor molekulák ismertek az adott ion iránti válogatottságukról. A kutatók még inkább növelték a receptor vonzerejét az ólom ionokhoz a DNS vagy RNS sorrendjük módosításával. Ennek eredményeként a szenzor csak akkor aktiválódik, ha az ólom ionokhoz kötődik.
A fent említett színterületen végzett kísérletek alapján értek el női női érzékenységet a rendszerben. A kutatók kombináltak különböző kísérleti és elméleti technikákat, hogy megfigyeljék a kötődés fokozatos folyamatát a kötőanyag és a grafén felülete között, majd a receptor kötődését a kötőanyaghoz és végül az ólom ionok kötődését a receptorhoz.
A kutatók elemzést végeztek a rendszer termodinamikai paramétereivel kapcsolatban, pl. kötési energiák, kapacitivitás változások és molekuláris konfigurációk, és azt találták, hogy ezek a paraméterek kulcsfontosságúak a szenzor teljesítményének optimalizálásában. Az egyes termodinamikai paraméterek optimalizálásával, valamint az egész rendszer tervezésével, az elektronikával és anyagokkal kezdve a vastagítókig, a kutatók olyan szenzort hoztak létre, mely kiemelkedő érzékenységgel és specifikussággal rendelkezik az ólom ionok detektálásában.
A tradicionális ólom¬¬¬ detektáló technikákhoz képest az új szenzornak számos előnye van. A hagyományos magas pontosságú és érzékenységű ólom detektáló módszerek általában drága berendezéseken alapulnak, ami korlátozza hozzáférhetőségét a széles körű használat számára. Ezzel szemben az otthon használható készletek, bár elérhetőbbek a nagyközönség számára, gyakran megbízhatatlanok és viszonylag gyenge érzékenységi képességgel rendelkeznek, tipikusan a mikromolán tartományúak.
„A általunk kifejlesztett technológiának a célja a költséggel és megbízhatósággal járó problémák megoldása” – nyilatkozta Bandaru. „Az elérhetősége miatt célunk végső soron a háztartásokba történő alkalmazása”.
Bár a technológia jelenleg a koncepció bizonyítási szakaszában van, Bandaru remélni, hogy a jövőben valós környezetben is alkalmazzák majd. A következő lépések a kereskedelmi alkalmazásokra való termelési kapacitás növelése során történő skálázás, amely ipari partnerekkel való együttműködést is magában foglal.
A kutatást az Army Research Office (W911NF-21-1-0041-(74813-MS)) támogatta.
GYakran Ismételt Kérdések
1. Mi a Kaliforniai Egyetem által kifejlesztett grafén szenzor célja?
A grafén szenzor célja az alacsony ólomion koncentrációk kimutatása a vízben.
2. Milyen érzékeny ez az ultra-érzékeny szenzor?
Az ultra-érzékeny szenzor rekordot döntőképes az ólom detektálásában a női női töredék százalék szintjén, ami milliószor érzékenyebb, mint bármely korábbi technológia.
3. Miből áll a kutatásban használt eszköz?
A kutatásban használt eszköz egyetlen grafénréteget tartalmaz, melyet egy szilícium alapra helyeztek.
4. Hogyan növelték a kutatók a grafénréteg szenzorikus képességeit?
A kutatók növelték a grafénréteg szenzorikus képességeit egy molekuláris kötőt felhasználva, mely az ólomion receptoraként működik.
5. Hogyan biztosították a nagyfokú specifikusságot az ólomionok detektálásában a szenzor számára?
A kutatók egy aptámert, egy rövid DNS vagy RNS láncot használtak az ólomion receptoraként. Ezek a receptor molekulák ismertek az adott ion iránti válogatottságukról.
6. Milyen termodinamikai paraméterek játszanak kulcsfontosságú szerepet a szenzor teljesítményének optimalizálásában?
A kötéshenergiák, a kapacitív változások és a molekuláris konfigurációk olyan termodinamikai paraméterek, amelyek kulcsfontosságúak a szenzor teljesítményének optimalizálásában.
7. Milyen előnyei vannak az új szenzornak a hagyományos ólomdetektáló technikákkal szemben?
Az új szenzor kiemelkedő érzékenységgel rendelkezik, és kevésbé költséges és könnyebben előállítható a hagyományos ólomdetektáló technikákhoz képest. A hagyományos technikák gyakran drága berendezéseken alapulnak, míg az otthon használható készletek megbízhatatlanok és gyenge érzékenységi képességgel rendelkeznek.
8. Milyen a jövőbeli kilátások ennek a technológiának az alkalmazására?
Bár a technológia jelenleg a koncepció bizonyítási szakaszában van, a cél a végső soron a háztartásokba való alkalmazás. A következő lépések a kereskedelmi alkalmazásokra történő termelési kapacitás növelése, amelyhez ipari partnerekkel való együttműködés is szükséges.
Definíciók
– Szenzor: Egy olyan eszköz, amely specifikus ingereket vagy jeleket fogad és válaszol, hogy valamit kimutasson, mérjen vagy monitorozzon.
– Grafén: Egy két dimenziós anyag, amelyet egyetlen szénatom réteg alkot, méhsejtszerű rácsos szerkezetben.
– Ion: Egy olyan atom vagy molekula, amely elektront adott le vagy kapott hozzá, és emiatt elektromos töltéssel rendelkezik.
– Femtomol: Egy olyan egység, amelyet rendkívül alacsony anyagkoncentrációk jelzésére használnak oldatokban. Egy femtomol (fmol) egy billió része egy mólnak.
– Aptámer: Egy rövid, egyszálú DNS vagy RNS lánc, amely képes szelektív módon kötődni specifikus molekulákhoz vagy ionokhoz.
Javasolt kapcsolódó linkek
– Kaliforniai Egyetem, San Diego – Hivatalos honlap
– Nano Letters – Hivatalos honlap
The source of the article is from the blog reporterosdelsur.com.mx
