Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cảm biến nhỏ có triển vọng quan trắc môi trường hiệu quả hơn (07/06/2013)

Các nhà nghiên cứu thuộc Khoa khoa học và kỹ thuật vật liệu, Đại học Delaware đã chế tạo được các thiết bị nhỏ, cực nhạy, có thể phát hiện ra các phân tử hữu cơ, vô cơ và sinh học hàm lượng thấp trong môi trường.

Nếu được nghiên cứu và phát triển sâu hơn, các thiết bị có thể được tích hợp vào gói cảm biến chạy pin, thay thế các bộ phát hiện phân tử thông thường cần đến thiết bị cồng kềnh và đắt tiền. Một loạt cảm biến nhỏ được gắn vào mạng lưới tại hiện trường, có thể phát hiện ô nhiễm không khí, nước và đất kịp thời và truyền thông tin không dây đến máy tính.

Trở ngại chính ngăn cản các cảm biến nhỏ thay thế cho máy móc cồng kềnh trên thực tế là công nghệ mới không nhạy bằng các công cụ thông dụng trong việc phát hiện các chất ô nhiễm. Dự án nghiên cứu mới nhằm chế tạo các cảm biến khắc phục trở ngại này.

Các nhà nghiên cứu sử dụng một chùm ion hội tụ để đục lỗ trong một tấm kính chalcogen mỏng, gồm có các yếu tố đặc biệt mang lại cho nó các đặc tính quang học để theo dõi các chất ô nhiễm và được tăng cường bằng các lỗ dày vài micromet hay bằng 1/10 chiều rộng sợi tóc. Khi ánh sáng đi qua tấm kính, các phân tử trong môi trường hấp thụ có chọn lọc một trong số vài màu sắc đặc trưng của ánh sáng, theo cách đó, các phân tử báo hiệu sự hiện diện của chúng. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng những tín hiệu hấp thụ quang học để nhận diện sự có mặt và hàm lượng của các phân tử được chú ý. Các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ liên kết một số thiết bị nhỏ bằng chíp để tạo thành cảm biến có khả năng phát hiện nhiều loại phân tử.

Dự án đã được bắt đầu cách đây 1 năm. Trong thời gian này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công một số chíp mặc dù họ đã vấp phải phần nào khó khăn trong quá trình thực hiện.

Mặc dù dự án vẫn trong những giai đoạn đầu, nhưng các nhà nghiên cứu đã nhìn thấy những lợi tích thiết thực mà các thiết bị có thể mang lại cho môi trường như quan trắc các chất ô nhiễm để biết nước sông có bị ô nhiễm hay nhà máy hóa chất có bị rò rỉ không. Ngoài ra, thiết bị còn phát hiện ra các vụ rò rỉ độc hại trong các nhà máy công nghiệp.

Một khi công nghệ đủ nhạy, các cảm biếm kích cỡ chíp có thể ứng dụng trong những lĩnh vực khác như y sinh để kiểm tra một số bệnh bằng cách phân tích hơi thở của bệnh nhân. Cảm biến sẽ phát hiện ra các phân tử trong không khí mà họ thở ra.

Nguồn: www.vista.vn (N.P.D - Theo Livescience, 5/2013)