(LĐ online) - Các nhà khoa học thuộc Học viện công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) vừa phát minh một loại cảm biến mới dễ chế tạo nhưng lại làm việc vô cùng hiệu quả trong việc dò tìm khí độc.
(LĐ online) - Các nhà khoa học thuộc Học viện công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) vừa phát minh một loại cảm biến mới dễ chế tạo nhưng lại làm việc vô cùng hiệu quả trong việc dò tìm khí độc. Để có một cảm biến như vậy người ta chỉ việc lấy một chiếc bút chì có lõi làm từ các ống nano carbon nén sẵn rồi nối liền các điện cực bằng vàng cực mỏng được in sẵn trên giấy.
 |
| Điện cực bằng vàng được in sẵn trên giấy. Ảnh: MIT |
Mặc dù khí đốt sinh hoạt (vốn không mùi) được trộn thêm phụ gia tạo mùi cho người dùng dễ nhận biết, nhưng không phải lúc nào nó cũng hiệu quả và khi ấy tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra. Với phát minh này, các nhà khoa học mong muốn chế tạo thành công một thiết bị nhỏ gọn nhưng hiệu quả giúp người sử dụng tránh được các tai nạn do rò rỉ các khí độc gây ra, đặc biệt là khí ga và nhiều khí nhiên liệu công nghiệp có bản chất không mùi.
Ý tưởng cũ, cách làm mới
Thực ra ý tuởng về một loại cảm biến dựa trên ống nano carbon không phải là mới, từ lâu người ta đã cố gắng sử dụng nó trong các máy phát hiện chất độc hóa học. Nguyên tắc làm việc của nó có thể được mô tả ngắn gọn như sau: khi đưa cảm biến có các ống nano carbon vào môi trường nó sẽ hấp thụ các phân tử chất độc. Do các ống nano carbon dẫn điện nên khi bị pha tạp chất độc, tăng điện trở của cảm biến. Vì thế khi nối cảm biến vào hai đầu một điện cực, người ta có thể xác định độ tăng điện trở là bao nhiêu, từ đó chỉ ra nồng độ khí độc nếu nó xuất hiện trong môi trường với độ nhạy rất cao. Tuy nhiên, để tạo ra các cảm biến kiểu như vậy, người ta phải hòa tan các ống nano vào một dung môi đặc biệt như diclobenzen (CH4Cl2). Điều đáng lưu ý là dung môi này là một hợp chất cực độc. Để giải quyết vấn đề này, giáo sư Timothy Swager cùng các cộng sự đã đề xuất phương án thay thế C6H4Cl2 bằng cách nén chặt các ống nano carbon với nhau để tạo thành một cấu trúc rắn. Sau đó họ đưa khối chất tạo được vào làm lõi của những chiếc bút chì bình thường.
Dùng vàng làm điện cực
Như đã nói ở trên, mỗi cảm biến khí độc còn phải cần các điện cực. Để nó làm việc hiệu quả thì nhóm nghiên cứu đã in các vạch điện cực liên tiếp làm từ những lớp vàng siêu mỏng trên giấy. Mỗi lần cần sử dụng, người ta chỉ việc lấy bút chì vẽ các đường nối các điện cực với nhau rồi đưa vào môi trường. Sau khi có mẫu, họ sẽ nối chúng với một mạch điện có sẵn để đo điện trở của cảm biến, từ đó đưa kết luận về mức độ khí độc có trong môi trường. Do vàng có độ dẫn điện rất cao cùng khả năng chống oxi hóa tốt nên cảm biến dạng này có thể bảo quản lâu dài mà vẫn làm việc cực nhạy. Thực nghiệp cũng cho thấy những tấm giấy phẳng được sử dụng sẽ làm cho độ nhạy của sensor tốt hơn là khi nó bị biến dạng. Theo nhóm nghiên cứu, ưu điểm của loại cảm biến mới là nó không độc, có độ bền cao và quan trọng nhất là giá thành của nó rất cạnh tranh so với các cảm biến truyền thống. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu tại MIT dự định thay thế các lõi bút chì làm từ ống nano carbon bằng các lõi kim loại hoặc vật liệu polyme đặc biệt. Họ cũng có kế hoạch mở rộng khả năng hoạt động của cảm biến với các loại chất độc khác.
GIA THỊNH
