Tek molekül hassas bir basınç ve kuvvet sensörü yapar – Fizik Dünyası

Avustralya'daki araştırmacılar, uygulanan mekanik kuvvete yanıt olarak tek bir molekülün şeklindeki değişiklikleri tespit edip kontrol etti. Bu başarı, elektronik endüstrisi için minyatür, implante edilebilir basınç sensörlerinin ve ivmeölçerlerin geliştirilmesini mümkün kılabilir.

Söz konusu molekül, bullaven, C kimyasal formülüne sahip bir hidrokarbondur.₁₀H₁₀. Daha da önemlisi piezodirençlidir, yani elektrik direnci mekanik zorlanmaya tepki olarak değişir. Bullavene durumunda bu gerilim, molekülün farklı olası şekilleri veya izomerleri arasında değişmesi, atomları arasındaki bağlantıyı değiştirmesi ve elektrik direncinde ölçülebilir bir değişiklik yaratması sonucu ortaya çıkıyor.

Araştırmacılar, yapısal ve konformasyonel izomerizm olarak bilinen süreçler nedeniyle alışılmadık derecede büyük şekil değişikliklerine uğradığı için bullavendeki piezodirenç davranışını araştırmayı seçtiler. "İlki bağlanma topolojilerinin yeniden düzenlenmesini içerirken ikincisi moleküllerin basitçe 'etrafta dolaşmasını' içeriyor" diye açıklıyor Jeffrey Reimers, bir kimyager Sidney Teknoloji Üniversitesi çalışmayı birlikte yürüten kişi Nedim Derviş of Curtin University, Daniel Kosova of James Cook University ve Thomas Fallon arasında University of Newcastle.

Bullaven'in değişen direncini ölçmek için ekip, molekülü 7 ila 15 angstrom aralıklı altın temas noktalarına bağlamak için diaril adı verilen kimyasal eklentiler kullandı. Bu altın temas noktaları hareket ettiğinde molekül onlara bağlı kalır, ancak yaşadığı mekanik gerilim onun farklı bir şekle sahip yeni bir izomer oluşturmasına neden olur. Bu şekil değişikliği molekül içindeki elektrik akışını değiştiriyor ve araştırmacılar bu değişiklikleri taramalı tünelleme mikroskobu kullanarak ölçebildiler.

Minyatür sensörler ve milisaniyelik zaman ölçekleri

Piezodirençler, elektronik cihazlardaki titreşim dedektörleri, akıllı telefonlardaki adım ölçerler, araba hava yastıkları için tetikleyiciler ve implante edilebilir tıbbi sensörler dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda halihazırda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bullaven molekülleri çok küçük olduğundan, bu geleneksel cihazların minyatür versiyonlarını oluşturmak için kullanılabilirler. Darwish, bullaven bazlı bir sensörün, proteinler veya enzimler gibi diğer kimyasalların veya biyomoleküllerin varlığını da tespit edebileceğini söylüyor; bu, hastalıkların tespitinde önemli olabilecek bir şey.

Giyilebilir basınç sensörleri menzillerini genişletiyor

Çalışmalarını detaylandıran araştırmacılar, Doğa İletişim3 ila 100 nm kadar küçük cihazlar oluşturmayı hayal edebileceklerini söylüyorlar² Dirençteki değişiklikleri ölçerek dış kuvvetleri ve baskıları tespit eden. Kosov, bir başka yararlı özelliğin de piezo dirençlerin 800 Hz'de salınacak şekilde yapılabilmesi olduğunu, bunun da milisaniyelik zaman ölçeklerinde meydana gelen süreçleri izlemek için kullanılabilecekleri anlamına geldiğini ekliyor.

Ekibin çalışmasındaki sonraki aşamalar, teknolojinin pahalı bir mikroskopi deneyinden ucuz bir algılama platformuna aktarılmasını içerecek. Darwish, "Bu, aktif elemanları şekil değiştiren moleküllerimiz olan nano elektrot sensörleri geliştirmemizi gerektirecek" diyor Fizik dünyası.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/