توسعه سنسورهای شیمیایی مبتنی بر مواد دوبعدی مانند گرافن

دسته بندی موضوعی : برنامه ریزی درسی و آموزشی

زبان : فارسی

نوع فایل : PDF

تعداد صفحات : 17

وضعیت : این مقاله توسط هیات داوران پایگاه ایران ژورنال داوری شده است
فصل نامه علمی تخصصی پژوهش برتر - سال دوم شماره اول - بهار 1405

نویسندگان :
سهیلا شاکرنسب کارشناسی ارشد شیمی تجزیه، بوشهر دبیر

ثبت شده توسط : ایران ژورنال

لینک مستقیم مقاله : https://iran-journals.com/doc/2342

چکیده فارسی :

در دهه‌های اخیر توسعه فناوری‌های نانومقیاس موجب شکل‌گیری نسل جدیدی از سنسورهای شیمیایی با حساسیت و گزینش‌پذیری بالا شده است. در این میان، مواد دوبعدی به‌ویژه گرافن به دلیل ساختار بلوری منحصربه‌فرد، مساحت سطح بسیار زیاد، رسانایی الکتریکی بالا و قابلیت اصلاح شیمیایی سطح، توجه گسترده پژوهشگران را در حوزه طراحی و ساخت حسگرهای شیمیایی به خود جلب کرده‌اند. سنسورهای شیمیایی مبتنی بر گرافن قادرند تغییرات بسیار جزئی در محیط شیمیایی را تشخیص داده و آن را به سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل کنند. این ویژگی‌ها باعث شده است که این مواد در تشخیص گازهای سمی، آلاینده‌های زیست‌محیطی، ترکیبات آلی فرار، و همچنین در کاربردهای زیست‌پزشکی و صنعتی نقش مهمی ایفا کنند. ساختار دوبعدی گرافن موجب می‌شود که تقریباً تمامی اتم‌های آن در سطح قرار داشته باشند و همین امر تعامل مؤثر با مولکول‌های جذب‌شده را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، امکان دوپینگ، عاملی‌سازی شیمیایی و ترکیب گرافن با سایر نانومواد، قابلیت تنظیم خواص حسگری آن را فراهم می‌کند. با وجود این مزایا، چالش‌هایی نظیر گزینش‌پذیری محدود، پایداری عملکرد در شرایط محیطی مختلف و مسائل مربوط به تولید انبوه همچنان از موضوعات مهم در این حوزه به شمار می‌آیند. پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهند که استفاده از نانوکامپوزیت‌های مبتنی بر گرافن، ترکیب آن با نانوذرات فلزی یا اکسیدهای فلزی و نیز مهندسی نقص‌های ساختاری می‌تواند عملکرد سنسورها را به‌طور قابل توجهی بهبود دهد. هدف این مقاله بررسی روند توسعه سنسورهای شیمیایی مبتنی بر مواد دوبعدی، به‌ویژه گرافن، و تحلیل قابلیت‌ها، چالش‌ها و مسیرهای آینده این فناوری است. در این راستا تلاش شده است با رویکردی تحلیلی و مبتنی بر مرور مطالعات علمی، نقش ساختار و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی گرافن در بهبود عملکرد حسگرها تبیین گردد. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که بهره‌گیری از راهبردهای مهندسی سطح و طراحی نانوکامپوزیت‌های پیشرفته می‌تواند مسیر توسعه نسل جدیدی از سنسورهای شیمیایی با حساسیت، پایداری و گزینش‌پذیری بالاتر را هموار سازد. این دستاوردها می‌توانند در حوزه‌های پایش محیط‌زیست، صنایع شیمیایی، ایمنی صنعتی و تشخیص‌های زیست‌پزشکی کاربردهای گسترده‌ای داشته باشند.

کلمات کلیدی فارسی :
گرافن، مواد دوبعدی، سنسورهای شیمیایی، نانوفناوری، حسگرهای گازی