Molekul tunggal membuat sensor tekanan dan gaya yang sensitif – Dunia Fisika

Para peneliti di Australia telah mendeteksi dan mengendalikan perubahan bentuk molekul tunggal sebagai respons terhadap gaya mekanis yang diterapkan. Prestasi ini dapat memungkinkan pengembangan sensor tekanan dan akselerometer mini yang dapat ditanamkan untuk industri elektronik.

Molekul yang dimaksud, bullavene, adalah hidrokarbon dengan rumus kimia C₁₀H₁₀. Yang penting, ia bersifat piezoresistif, artinya hambatan listriknya berubah sebagai respons terhadap tekanan mekanis. Dalam kasus bullavene, regangan ini terjadi ketika molekul berubah di antara kemungkinan bentuk yang berbeda, atau isomer, mengubah konektivitas antara atom-atomnya dan menghasilkan variasi hambatan listrik yang dapat diukur.

Para peneliti memilih untuk mengeksplorasi perilaku piezoresistif pada bullavene karena ia mengalami perubahan bentuk yang luar biasa besar akibat proses yang dikenal sebagai isomerisme konstitusional dan konformasi. “Yang pertama melibatkan penataan ulang topologi ikatan sedangkan yang kedua melibatkan molekul yang hanya 'terjatuh',” jelasnya Jeffrey Reimers, seorang ahli kimia di Universitas Teknologi Sydney yang memimpin penelitian bersama Nadim Darwish of Curtin University, Daniel Kosov of James Cook University dan Thomas Fallon dari University of Newcastle.

Untuk mengukur resistensi bullavene yang berubah, tim menggunakan bahan kimia yang disebut diaryl untuk mengikat molekul ke kontak emas dengan jarak 7 hingga 15 angstrom. Ketika kontak emas ini berpindah, molekul tetap terikat padanya, namun tekanan mekanis yang dialaminya menyebabkannya membentuk isomer baru dengan bentuk berbeda. Perubahan bentuk ini mengubah aliran listrik melalui molekul, dan para peneliti dapat mengukur perubahan ini menggunakan pemindaian mikroskop terowongan.

Sensor miniatur dan rentang waktu milidetik

Piezoresistor sudah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pendeteksi getaran pada perangkat elektronik, pedometer pada ponsel pintar, pemicu kantung udara mobil, dan sensor medis yang dapat ditanamkan. Karena molekul bullavene sangat kecil, mereka dapat digunakan untuk membuat versi miniatur dari perangkat konvensional tersebut. Sensor berbasis bullavene juga dapat mendeteksi keberadaan bahan kimia atau biomolekul lain seperti protein atau enzim – sesuatu yang mungkin penting untuk mendeteksi penyakit, kata Darwish.

Sensor tekanan yang dapat dipakai memperluas jangkauannya

Para peneliti, yang merinci pekerjaan mereka di Alam Komunikasi, katakanlah mereka dapat membayangkan pembuatan perangkat sekecil 3 hingga 100 nm² yang mendeteksi kekuatan dan tekanan eksternal hanya dengan mengukur perubahan resistensi. Fitur berguna lainnya, tambah Kosov, adalah piezoresistor dapat dibuat berosilasi pada 800 Hz, yang berarti dapat digunakan untuk memantau proses yang terjadi dalam rentang waktu milidetik.

Tahap selanjutnya dalam kerja tim ini akan melibatkan transfer teknologi dari eksperimen mikroskop yang mahal ke platform penginderaan yang murah. “Hal ini mengharuskan kita mengembangkan sensor nano-elektroda yang elemen aktifnya adalah molekul yang dapat berubah bentuk,” kata Darwish Dunia Fisika.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/