تعداد صفحات : 69 صفحه -
فرمت : word
پیشگفتار
نانوسنسوررها و سنسورهای توانمند شده با فناوری نانو کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون مانند حمل و نقل، ارتباطات، ساخت و ساز و تسهیلات رفاهی، پزشکی، سلامتی، و دفاعی دارند. از میان این سنسورها می‌توان به سنسورهای نانوسیمی که مواد شیمیایی و زیستی را تشخیص می‌دهند، نانوسنسورهایی که در سلول‌های خونی قرار داده شده و بسیار سریع آسیب‌های ناشی از تشعشع را در فضانوردان تشخیص می‌دهند و نانوپوسته‌هایی که تومورها را تشخیص داده و از بین می‌برند، اشاره کرد.
اگر شما از سنسورها استفاده کرده یا آنها را تولید می‌کنید، احتمالاً کسب و کار شما اثر پیشرفت‌های فعلی و آینده فناوری نانو را احساس خواهد کرد. فناوری نانو ما را قادر می‌سازد تا از طریق کنترل مواد در مقیاس اتمی و مولکولی، مواد، ابزارها، و سیستم‌های مفیدی را تولید نموده، از ویژگی‌ها و پدیده‌های جدیدی بهرهمند شویم. با توجه به وابستگی بیشتر حسگرهای شیمیایی، زیستی و فیزیکی، به برهمکنشی که در این سطح اتفاق می‌افتد، تأثیر فناوری نانو بر سنسورها روشن است. با پیشرفت علم در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهه ی اخیر و درخلال قرن بیستم به وقوع پیوست نیاز به ساخت حسگرهای دقیق تر،کوچکتر و دارای قابلیتهای بیشتر احساس شد. امروزه از حسگرهایی با حساسیت بالا استفاده می شود به طوریکه در برابر مقادیر ناچیزی از گاز، گرما و یا تشعشع حساس اند. بالا بردن درجه ی حساسیت، بهره و دقت این حسگرها به کشف مواد و ابزارهای جدید نیاز دارد. نانو حسگرها، حسگرهایی در ابعاد نانومتری هستند که به خاطرکوچکی و نانومتری بودن ابعادشان از دقت و واکنش پذیری بسیار بالایی برخوردارند به طوری که حتی نسبت به حضور چند اتم از یک گاز هم عکس‌العمل نشان می دهند. تمایل به مقیاس‌های کوچکتر با کوچک‌سازی روش‌های ماکرو آغاز، و منجر به فناوری میکرو گردید که در حال حاضر کاملاً متداول شده است. فناوری‌های میکروالکترونیکی، نوری، و مکانیکی، همگی از مزایای حسگرهای کوچکتر، هوشمندتر و ارزان‌تری که نتیجه کار بر روی icفیبرهای نوری، ابزارهای نوری میکروی دیگر بودند، بهرهمند شدند. با پیشرفت کار به وسیله این واحدهای ساختمانی بسیار کوچک، میان فناوری نانو، فناوری زیستی و فناوری اطلاعات همگرایی به وجود آمده و از پیشرفت‌های هم بهرهمند میشوند. اندازه کوچکتر منجر به وزن کمتر، مصرف انرژی پایین‌تر،حساسیت بیشتر و اختصاصی شدن می‌گردد و اینها تنها برخی از تأثیرات فناوری نانو بر حسگرها هستند. نانوحسگرها و حسگرهای توانمند شده با فناوری نانو کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون مانند حمل و نقل، ارتباطات، ساخت و ساز و تسهیلات رفاهی، پزشکی، سلامتی، و ایمنی ملی (که شامل دفاع ملی و عملیات نظامی است) دارند. از میان این حسگرها می‌توان به حسگرهای نانوسیمی که مواد شیمیایی و زیستی را تشخیص می‌دهند، نانوحسگرهایی که در سلول‌های خونی قرار داده شده و بسیار سریع آسیب‌های ناشی از تشعشع را در فضانوردان تشخیص می‌دهند و نانوپوسته‌هایی که تومورها را تشخیص داده و از بین می‌برند، اشاره کرد. بسیاری از شرکت‌های نوپا قبلاً در این زمینه شروع به فعالیت نموده و سعی دارند در این عرصه پیشتاز باشند. سرمایه‌گذاری در زمینه فناوری نانو بین سال‌های 1997 تا 2003 به میزان 5 برابر افزایش یافت و این روند رو به رشد همچنان ادامه دارد. بنابراین اکنون زمان مناسبی است تا قابلیت‌ها و محدودیت‌های این دنیای کوچک را ارزیابی نماییم.
2-1 نانوحسگر
نانوحسگر به حسگرهای در مقیاس نانو گفته می شود.این وسیله الکتریکی قابلیت شناسایی محرکهای فیزیکی بسیار خفیف در حد یک نانومتر را دارد.امروزه این وسیله کاربرد زیادی در محیط زیست یافته است.نانو حسگرهایی که از سیلیکون ساخته میشوند ساعتها در هوا معلق مانده و می توانند آلودگی هوا را بررسی کنند.
2-2ساختار کلی یک حسگر
درطراحی یک حسگر دانشمندان علوم مختلف مانند بیوشیمی، بیولوژی، الکترونیک، شاخه‌های مختلف شیمی و فیزیک حضوردارند. قسمت اصلی یک حسگرشیمیایی یا زیستی عنصرحسگر آن می باشد. عنصرحسگر در تماس با یک آشکارساز است. این عنصرمسئول شناسایی و پیوند شدن با گونه مورد نظر در یک نمونه پیچیده است. سپس آشکارساز سیگنالهای شیمیایی را که در نتیجه پیوند شدن عنصرحسگر با گونه موردنظر تولید شده است را به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل می کند. حسگرهای زیستی بر اجزای بیولوژیکی نظیرآنتی بادی‌ها تکیه دارند. آنزیمها، گیرنده‌ها یا کل سلولها می توانند به عنوان عنصر حسگرمورد استفاده قرار گیرند.
مقاله سنسورها