Први пример наносензора развијен је 1999. године на Технолошком институту Џорџије од стране истраживача, иновација створена од угљеничних наноцеви. Наносензор је јединствена врста сензора и то су мале платформе које су дизајниране за откривање и мерење хемијских, биолошких, физичких или еколошких информација на нивоу наноразмера. Ове сензори идеални су углавном за апликације сензора због својих јединствених својстава наночестица као што су; њихов огроман однос површине и нивоа. Овај чланак пружа кратке информације о наносензорима, њиховом раду, типовима и примени.
Дефиниција наносензора
Тип сензора са карактеристичним димензијама од неколико нанометара познат је као наносензор. Ово је механички или хемијски сензор, који се користи за откривање појаве наночестица и хемијских врста или проверу различитих физичких параметара. Користе се у медицинским дијагностичким апликацијама као што су испитивање квалитета воде, хране и других хемикалија. Овај сензор ради слично нормалном сензору, али детектује мале количине и мења их у сигнале које треба анализирати. Наносензори се користе у транспортним системима, откривању патогена, медицини, производњи, контроли загађења итд.
Неки од примера наносензора су; флуоресцентни наносензори направљени од ДНК или пептида, угљеничне наноцеви, квантне тачке, наносензори у зависности од плазмонске спреге, магнетна резонанца и фотоакустика.
Компоненте наносензора
Компоненте наносензора углавном укључују аналит, сензор, претварач и детектор. Наносензори су способни да измере ниво једне молекулске тачке. Генерално, ови сензори функционишу пратећи електричне промене унутар материјала сензора.
На овом дијаграму, прво, аналит из раствора дифундује на површину наносензора. Након тога, он реагује специфично & ефикасно, тако да се тиме мењају физичко-хемијска својства површине сонде, што доводи до промене у електронским (или) оптичким особинама лица сонде. Коначно, ово се мења у електрични сигнал који се детектује
Принцип рада наносензора
Наносензор функционише тако што прати електричне промене унутар материјала сензора. Основни делови наносензора су; аналит, претварач, детектор и повратна линија од детектора према блоку сензора. Наносензор мери нивое појединачних молекула и рад једноставним одржавањем електричне промене унутар материјала сензора.
Аналит у овом сензору прво дифундује из раствора на површину сензора и реагује тачно и веома ефикасно променом физичко-хемијских својстава површине. Након тога изазива промену својстава електронског оптичког претварача. Тако се коначно ова промена може претворити у електрични сигнал који се примећује.
Историја наносензора
- Наносензор као “Наносонда” основан је 1990. године и изграђен је на истраживању у ИБМ Синделфинген-у које је спроведено на основним технологијама за серијску обраду силицијумских АФМ сонди уз масовну микромашинску обраду.
- Наносензори су комерцијализовали АФМ и СПМ сонде на глобалном нивоу 1993. године. Тако је њихов развој у оквиру технологија серијске обраде за креирање АФМ сонди допринео увођењу микроскопа атомске силе у индустрију времена.
- У идентификацији ове реализације, ови сензори су препознали награду Др.-Рудолф-Еберле за иновације за немачку државу Баден-Виртемберг, немачку награду за индустријску иновацију 1995. године и Фордеркреис фур дие Микроелектроник е.В награду за иновације године. 1999. Наносензори су 2002. године набављени и интегрисани у НаноВорлд са седиштем у Швајцарској који је независна пословна јединица.
- Године 2003. ови сензори су представили иновативну нову сонду типа АФМ као што је АдванцедТЕЦ™. Омогућава тачно позиционирање и чини да ова сонда пружа стварну видљивост врха кроз оптички систем микроскопа атомске силе чак и кад год је АФМ сонда благо нагнута због своје монтаже.
- Сензори су 2003. именовали НаноАндМоре ГмбХ за свог новог званичног дистрибутера за Турску, Израел и Европу.
- Године 2004. представљен је ПоинтПробе® Плус који обједињује познате доказане карактеристике ПоинтПробе® серије као што су компатибилност и висока свестраност апликација са комерцијалним АФМ-има.
- Године 2005. најављен је К30К-Плус који је нова АФМ сонда за скенирање близине са одличним К-фактором и побољшаним односом С/Н за УХВ апликације.
- Наносензори 2006. променили су северноамеричку дистрибутивну мрежу, члан НаноВорлд групе,
- НаноАндМоре УСА Цорп., постао је званични дистрибутер Наносенсора у САД, Мексику и Канади.
- Наносензори 2007. лансирали су нову серију силиконских МФМ АФМ сонди, представили ПоинтПробе® Плус КСИ-Алигнмент серију, лансирали серију сонди Платеау Тип АФМ и најавили серију ПоинтПробе® Плус АФМ сонди.
- Године 2008. представила је Акииама сонду са самопокретањем и самоосетљивошћу.
- Наносенсор 2011 је поставио своју почетну специјалну развојну листу и најавио нову серију АФМ сонде отпорне на хабање, као и Платинум Силициде АФМ сонде.
- У 2013. најављена су прва два сцреенцаста на свом ИоуТубе каналу.
- Представио је нову серију АФМ сонди познату као уникпробе™ 2013. године.
Технике израде наносензора
Предложено је неколико техника за израду ових сензора као; литографија одозго надоле, монтажа одоздо према горе и молекуларно самосастављање.
- Приступи одозго надоле
- литографија: Ова метода укључује урезивање узорака наноразмера на подлоге коришћењем техника као што су литографија електронским снопом (ЕБЛ) или фотолитографија. ЕБЛ, посебно, нуди високу резолуцију, омогућавајући прецизно обликовање узорака који је неопходан за креирање карактеристика наноразмера.
- Гравирање: И мокре и суве методе јеткања се користе за селективно уклањање материјала са површине супстрата како би се створиле структуре наноразмера. Реактивно јонско јеткање (РИЕ) је популарна техника сувог јеткања због своје прецизности и способности стварања сложених узорака.
- Приступи одоздо према горе
- Хемијско таложење паре (ЦВД): ЦВД је процес у коме гасовити реактанти формирају чврсте материјале на подлогама, стварајући танке филмове и наноструктуре. Варијанте као што је ЦВД са појачаном плазмом (ПЕЦВД) побољшавају процес коришћењем плазме за повећање брзине реакције.
- Само-састављање: Ова техника укључује спонтану организацију молекула у структуриране аранжмане. Нанотехнологија ДНК, на пример, користи својства упаривања база ДНК за стварање сложених наноструктура.
- Сол-Гел обрада: Ово укључује прелазак система раствора из течне „сол“ у чврсту „гел“ фазу. Посебно је користан за стварање керамичких и стакластих наноструктура.
- Хибридни приступи
Наноимпринт литографија (НИЛ): Ово комбинује аспекте приступа одозго надоле и одоздо према горе. То укључује утискивање наноструктурираног калупа у слој полимера, а затим очвршћавање полимера да би се пренеле карактеристике наноразмера.
Врсте наносензора
Постоје различите врсте наносензора о којима се говори у наставку.
Физички наносензори
Ови сензори се користе за мерење промена у физичким величинама као што су брзина, температура, притисак, електричне силе, померање, маса и још много тога. Ови наносензори се користе у различитим апликацијама у свакодневном животу и такође у индустрији. Нановеар Инц. користи физичке наносензоре за прављење доњег веша који се може носити како би открио могућу срчану инсуфицијенцију пре него што се појави код хронично болесних пацијената посматрајући промене у електричним сигналима наших тела.
Хемијски наносензори
Ови сензори помажу у откривању различитих хемикалија (или) хемијских својстава попут пХ вредности. Дакле, ово је корисно кад год се посматра еколошко загађење (или) за фармацеутску анализу. Обично су ови сензори произведени од различитих наноматеријала попут металних наночестица или графена јер они реагују на појаву одређених циљних хемикалија које треба израчунати.
Најбољи пример овог сензора је детекција пХ вредности течности. Истражена група је успела да направи такав тип сензора користећи полимерне четке прекривене златним наночестицама да детектује пХ вредност спектроскопском техником.
Нано-биосензори
Нано биосензори у медицини и здравству могу тачно да открију патогене, токсине, туморе и биомаркере. Ови сензори претварају одговор молекула у оптичке или електричне сигнале и имају предност што су у стању да изузетно прецизно циљају на оно што је потребно да се мери. Кад год се величина објекта и његов однос површине и запремине повећају, онда ови сензори имају велику корист од већих биосензора да обезбеде бољи осећај када се реакција кроз циљане молекуле дешава чешће.
Ове сензоре користи тајвански почетник Инстант НаноБиосенсорс Цо., Лтд. Они користе оптичко влакно прекривено златним наночестицама и антителима за детекцију различитих биолошких једињења.
Оптички наносензор
Оптички наносензори имају наноразмерне (или) наноструктуриране сензорске материјале који показују другачију реакцију на оптичким фреквенцијама на електромагнетну побуду. Ови сензори се углавном користе из аналитичких разлога за праћење, као и за идентификацију хемијских или биолошких процеса. Ови сензори такође мењају податке у сигнале за важне информације.
Предности и мане
Тхе предности наносензора укључи следеће.
- Наносензори могу лако да ступе у интеракцију на нано нивоу и посматрају јединствени развој на нано нивоу који се разликује од макро нивоа.
- Ови сензори имају високу осетљивост која омогућава већу прецизност.
- Оне су издржљиве, стабилне, преносиве, високе осетљивости, мале, робусне реакције, детекције у реалном времену, селективности и мале тежине,
- Овај сензор има малу потрошњу енергије
- Захтева малу запремину узорка за анализу и изазивање најмањег поремећаја у посматраном материјалу.
- Време одзива овог сензора је мало и има већу брзину од других сензора, што им омогућава да врше анализу у реалном времену.
- Овај сензор детектује различите ствари истовремено што омогућава различите функције.
- Наносензори приказују значајне опсеге осетљивости (или) резолуције детекције.
- Ови сензори раде у мањем обиму.
- Имају већу осетљивост и више тачности.
Недостаци наносензора укључују следеће.
- Ови сензори су обично мање селективни углавном за биолошка мерења јер им недостаје већа специфичност за биорецепторе попут ДНК и антитела.
- Наносензор произведен одозго надоле има ограничену резолуцију и скупи су.
- Наносензори типа одоздо према горе су веома ниско ефикасни, имају велико скалирање и изузетно су скупи у поређењу са осталима.
Апликације
Примене наносензора укључују следеће.
- Наносензори се углавном користе за велики број примена у биљним наукама као што су; стабилно снабдевање енергијом, откривање метаболичких активности, складиштење и рачунарство информација, као и за откривање и реаговање на широк спектар еколошких стимулуса.
- Ово је јединствен тип сензора, дизајниран углавном за откривање и мерење хемијских, биолошких, еколошких (или) физичких информација на нивоу наноразмера.
- То су механички или хемијски сензори, који се користе у различитим применама које се крећу од биомедицинске индустрије до индустрије заштите животне средине.
- Неке уобичајене примене ових сензора углавном укључују;
- Ови сензори помажу у откривању разних хемикалија у гасовима за праћење загађења.
- Наносензор се користи за праћење физичких параметара као што су померај, проток и температура.
- Наносензори помажу у праћењу сигнализације биљака и метаболизма да би се разумела биологија биљке.
- Помаже у проучавању неуротрансмитера у мозгу да би се препознала неурофизиологија.
- Ови сензори се могу користити као акцелерометри у МЕМС уређајима као што су сензори ваздушних јастука.
- Користи се за прикупљање мерења стања тла у реалном времену као што су; пХ, хранљиве материје, влага и резидуални пестициди углавном за пољопривредне сврхе.
- Овај сензор се користи за откривање пестицида на поврћу и воћу за откривање канцерогена у храни.
- Открива патогене у храни као елемент мера безбедности хране и контроле квалитета.
- Овај сензор детектује и надгледа метаболите малих молекула.
- Користи се за праћење активности метаболичких ћелија рака у реалном времену као одговор на терапеутски упад.
Дакле, ово је преглед наносензора , њихов рад, врсте, предности, мане и примене. Наносензор је уређај на наноразмери који мери физичке величине и такође се мења у сигнале који се могу детектовати и анализирати. Ови сензори су доступни у различитим типовима који се користе у разним апликацијама као што су одбрамбена, здравствена и еколошка индустрија. Доступне су различите технике за производњу ових типова сензора; литографија одозго надоле, друга је монтажа одоздо према горе и трећа је молекуларна самомонтажа. Ево питања за вас, наносензор је измислио?
