یک مولکول یک حسگر فشار و نیرو حساس می سازد - دنیای فیزیک

محققان استرالیایی تغییرات شکل یک مولکول را در پاسخ به نیروی مکانیکی اعمال شده شناسایی و کنترل کردند. این شاهکار می تواند توسعه سنسورهای فشار و شتاب سنج های کوچک قابل کاشت را برای صنعت الکترونیک امکان پذیر کند.

مولکول مورد بحث، بولون، هیدروکربنی با فرمول شیمیایی C است₁₀H₁₀. نکته مهم این است که پیزومقاومتی است، به این معنی که مقاومت الکتریکی آن در پاسخ به کرنش مکانیکی تغییر می کند. در مورد bullavene، این فشار زمانی اتفاق می‌افتد که مولکول بین اشکال مختلف یا ایزومرهای احتمالی خود تغییر می‌کند و اتصال بین اتم‌هایش را تغییر می‌دهد و تغییرات قابل اندازه‌گیری در مقاومت الکتریکی آن ایجاد می‌کند.

محققان تصمیم گرفتند رفتار پیزومقاومتی را در bullavene بررسی کنند، زیرا به دلیل فرآیندهایی که به عنوان ایزومری ساختاری و ساختاری شناخته می شوند، تغییرات شکل غیرعادی بزرگی را تجربه می کنند. توضیح می‌دهد: اولی شامل بازآرایی توپولوژی‌های پیوند می‌شود، در حالی که دومی شامل مولکول‌هایی است که به سادگی «در اطراف حرکت می‌کنند». جفری رایمرز، یک شیمیدان در دانشگاه صنعتی سیدنی که مطالعه را همراه با ندیم درویش of دانشگاه کرتین, دانیل کوسف of دانشگاه جیمز کوک و توماس فالون از دانشگاه نیوکاسل.

برای اندازه گیری مقاومت در حال تغییر بولون، این تیم از اتصالات شیمیایی به نام دیاریل استفاده کردند تا مولکول را به تماس های طلا با فاصله 7 تا 15 آنگستروم متصل کنند. وقتی این تماس‌های طلا حرکت می‌کنند، مولکول به آنها متصل می‌ماند، اما فشار مکانیکی که تجربه می‌کند باعث می‌شود که ایزومر جدیدی با شکل متفاوتی تشکیل دهد. این تغییر شکل، جریان الکتریسیته را از طریق مولکول تغییر می‌دهد و محققان توانستند این تغییرات را با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی اندازه‌گیری کنند.

سنسورهای مینیاتوری و مقیاس های زمانی میلی ثانیه ای

Piezoresistors در حال حاضر به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله آشکارسازهای لرزش در دستگاه‌های الکترونیکی، گام‌سنج‌ها در گوشی‌های هوشمند، محرک‌های کیسه هوای خودرو و سنسورهای پزشکی قابل کاشت استفاده می‌شوند. از آنجایی که مولکول‌های bullavene بسیار کوچک هستند، می‌توان از آن‌ها برای ایجاد نسخه‌های کوچک شده این دستگاه‌های معمولی استفاده کرد. درویش می گوید که یک حسگر مبتنی بر بولون همچنین می تواند وجود مواد شیمیایی یا مولکول های زیستی دیگر مانند پروتئین ها یا آنزیم ها را تشخیص دهد - چیزی که ممکن است برای تشخیص بیماری ها مهم باشد.

سنسورهای فشار پوشیدنی دامنه خود را افزایش می دهند

محققانی که جزئیات کار خود را در طبیعت ارتباطات، می گویند که می توانند ایجاد دستگاه هایی به کوچکی 3 ​​تا 100 نانومتر را در نظر بگیرند² که نیروها و فشارهای خارجی را به سادگی با اندازه گیری تغییرات مقاومت تشخیص می دهند. Kosov اضافه می‌کند که یکی دیگر از ویژگی‌های مفید این است که می‌توان پیزورزیستورها را با فرکانس 800 هرتز نوسان کرد، به این معنی که می‌توان از آنها برای نظارت بر فرآیندهایی که در مقیاس‌های زمانی میلی‌ثانیه‌ای رخ می‌دهند، استفاده کرد.

مراحل بعدی کار این تیم شامل انتقال فناوری از یک آزمایش میکروسکوپی گران قیمت به یک پلت فرم سنجش ارزان است. درویش می گوید: «این ما را ملزم به توسعه حسگرهای نانوالکترودی می کند که عناصر فعال آن مولکول های تغییر شکل ما هستند. دنیای فیزیک.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/