एकल अणु एक संवेदनशील दबाव और बल सेंसर बनाता है - भौतिकी विश्व

ऑस्ट्रेलिया में शोधकर्ताओं ने लागू यांत्रिक बल की प्रतिक्रिया में एकल अणु के आकार में होने वाले परिवर्तनों का पता लगाया और उन्हें नियंत्रित किया है। यह उपलब्धि इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के लिए लघु इम्प्लांटेबल प्रेशर सेंसर और एक्सेलेरोमीटर के विकास को सक्षम कर सकती है।

विचाराधीन अणु, बुलेवेन, रासायनिक सूत्र सी वाला एक हाइड्रोकार्बन है₁₀H₁₀. महत्वपूर्ण बात यह है कि यह पीज़ोरेसिस्टिव है, जिसका अर्थ है कि यांत्रिक तनाव की प्रतिक्रिया में इसका विद्युत प्रतिरोध बदल जाता है। बुलवेने के मामले में, यह तनाव तब होता है जब अणु अपने विभिन्न संभावित आकारों या आइसोमर्स के बीच बदलता है, इसके परमाणुओं के बीच कनेक्टिविटी में परिवर्तन होता है और इसके विद्युत प्रतिरोध में एक औसत दर्जे का बदलाव उत्पन्न होता है।

शोधकर्ताओं ने बुलवेने में पीज़ोरेसिस्टिव व्यवहार का पता लगाने का फैसला किया क्योंकि यह संवैधानिक और गठनात्मक आइसोमेरिज्म के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रियाओं के कारण असामान्य रूप से बड़े आकार में परिवर्तन से गुजरता है। "पूर्व में बॉन्डिंग टोपोलॉजी की पुनर्व्यवस्था शामिल है जबकि बाद में अणुओं को बस 'चारों ओर फ़्लॉपिंग' करना शामिल है," बताते हैं जेफरी रीमर्स, में एक रसायनज्ञ प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय सिडनी जिन्होंने साथ मिलकर अध्ययन का नेतृत्व किया नदीम दरविश of कर्टिन विश्वविद्यालय, डेनियल कोसोव of जेम्स कुक विश्वविद्यालय और थॉमस फॉलन का न्यूकासल विश्वविद्यालय.

बुलवेने के बदलते प्रतिरोध को मापने के लिए, टीम ने अणु को 7 से 15 एंगस्ट्रॉम की दूरी पर सोने के संपर्कों से बांधने के लिए डायरील्स नामक रासायनिक अनुलग्नकों का उपयोग किया। जब ये सोने के संपर्क हिलते हैं, तो अणु उनसे बंधा रहता है, लेकिन जो यांत्रिक तनाव इसका अनुभव करता है, उसके कारण यह एक अलग आकार के साथ एक नया आइसोमर बनाता है। यह आकार परिवर्तन अणु के माध्यम से बिजली के प्रवाह को संशोधित करता है, और शोधकर्ता स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके इन परिवर्तनों को मापने में सक्षम थे।

लघु सेंसर और मिलीसेकंड टाइमस्केल

पीज़ोरेज़िस्टर्स को पहले से ही अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में व्यापक रूप से तैनात किया गया है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में कंपन डिटेक्टर, स्मार्टफोन में पेडोमीटर, कार एयरबैग के लिए ट्रिगर और इम्प्लांटेबल मेडिकल सेंसर शामिल हैं। चूँकि बुलेवेन अणु इतने छोटे होते हैं, उनका उपयोग इन पारंपरिक उपकरणों के लघु संस्करण बनाने के लिए किया जा सकता है। दरविश का कहना है कि बुलवेने-आधारित सेंसर अन्य रसायनों या बायोमोलेक्यूल्स जैसे प्रोटीन या एंजाइम की उपस्थिति का भी पता लगा सकता है - कुछ ऐसा जो बीमारियों का पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

पहनने योग्य दबाव सेंसर अपनी सीमा बढ़ाते हैं

शोधकर्ता, जो अपने काम को विस्तार से बताते हैं संचार प्रकृति, कहते हैं कि वे 3 से 100 एनएम तक छोटे उपकरण बनाने की परिकल्पना कर सकते हैं² जो केवल प्रतिरोध में परिवर्तन को मापकर बाहरी ताकतों और दबावों का पता लगाता है। कोसोव कहते हैं, एक और उपयोगी विशेषता यह है कि पीज़ोरेसिस्टर्स को 800 हर्ट्ज पर दोलन करने के लिए बनाया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि उनका उपयोग मिलीसेकंड टाइमस्केल पर होने वाली प्रक्रियाओं की निगरानी के लिए किया जा सकता है।

टीम के काम के अगले चरण में महंगे माइक्रोस्कोपी प्रयोग से प्रौद्योगिकी को सस्ते सेंसिंग प्लेटफॉर्म में स्थानांतरित करना शामिल होगा। डारविश बताते हैं, "इसके लिए हमें नैनो-इलेक्ट्रोड सेंसर विकसित करने की आवश्यकता होगी जिनके सक्रिय तत्व हमारे आकार बदलने वाले अणु हैं।" भौतिकी की दुनिया.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/