단일 분자로 민감한 압력 및 힘 센서 만들기 – Physics World

호주의 연구자들은 적용된 기계적 힘에 반응하여 단일 분자의 모양 변화를 감지하고 제어했습니다. 이 업적을 통해 전자 산업을 위한 소형 이식형 압력 센서 및 가속도계를 개발할 수 있습니다.

문제의 분자인 Bullavene은 화학식 C를 갖는 탄화수소입니다.₁₀H₁₀. 중요한 것은 압저항성이라는 것입니다. 즉 기계적 변형에 따라 전기 저항이 변한다는 의미입니다. Bullavene의 경우 이러한 변형은 분자가 가능한 다양한 모양 또는 이성질체 사이에서 변경되어 원자 간의 연결을 변경하고 전기 저항에 측정 가능한 변화를 생성할 때 발생합니다.

연구자들은 불라벤의 압저항적 행동을 탐구하기로 결정했는데, 그 이유는 그것이 구성 및 형태 이성질체 현상으로 알려진 과정으로 인해 비정상적으로 큰 모양 변화를 겪기 때문입니다. "전자는 결합 토폴로지의 재배열과 관련이 있는 반면 후자는 단순히 '이리저리 떠다니는' 분자와 관련이 있습니다."라고 설명합니다. 제프리 라이머스, 화학자 University of Technology 시드니 함께 연구를 주도한 사람 나딤 다르위시 of 커틴 대학교, 다니엘 코소프 of 제임스 쿡 대학교 및 토마스 팔론 의 뉴캐슬 대학.

불라벤의 저항 변화를 측정하기 위해 연구팀은 디아릴이라는 화학적 부착물을 사용하여 분자를 7~15옹스트롬 떨어진 금 접점에 결합시켰습니다. 이러한 금 접점이 움직일 때 분자는 계속 결합되어 있지만 기계적 변형으로 인해 다른 모양의 새로운 이성질체가 형성됩니다. 이러한 모양 변화는 분자를 통한 전기 흐름을 수정하며, 연구자들은 주사 터널링 현미경을 사용하여 이러한 변화를 측정할 수 있었습니다.

소형 센서 및 밀리초 시간 척도

압전저항기는 이미 전자 장치의 진동 감지기, 스마트폰의 만보계, 자동차 에어백용 트리거, 이식형 의료 센서 등 다양한 응용 분야에 널리 사용되고 있습니다. Bullavene 분자는 매우 작기 때문에 이러한 기존 장치의 소형 버전을 만드는 데 사용될 수 있습니다. Bullavene 기반 센서는 단백질이나 효소와 같은 다른 화학 물질이나 생체 분자의 존재도 감지할 수 있는데, 이는 질병을 감지하는 데 중요할 수 있다고 Darwish는 말합니다.

웨어러블 압력 센서의 범위 확장

자신의 작업을 자세히 설명하는 연구원들은 자연 통신, 그들은 3~100nm만큼 작은 장치를 만드는 것을 구상할 수 있다고 말합니다.² 저항의 변화를 측정하여 외부 힘과 압력을 감지합니다. 또 다른 유용한 기능은 압전저항이 800Hz에서 진동하도록 만들 수 있다는 점인데, 이는 밀리초 단위로 발생하는 프로세스를 모니터링하는 데 사용할 수 있다는 의미입니다.

팀 작업의 다음 단계에는 값비싼 현미경 실험의 기술을 값싼 감지 플랫폼으로 이전하는 작업이 포함됩니다. “이를 위해서는 형태를 바꾸는 분자가 활성 요소인 나노 전극 센서를 개발해야 합니다.”라고 Darwish는 말했습니다. 물리 세계.

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