امکان تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور در خون به کمک گرافن
نیکوتین یک ترکیب شیمیایی نیتروژن دار است که بیشتر در گیاهانی مانند تنباکو و در اندازه‌های کمتر در گوجه‌فرنگی، سیب‌زمینی، بادمجان و فلفل سبز یافت می‌شود. این ماده یک زهر اثرگذار بر سامانه‌ی عصبی است که در بسیاری از حشره‌کش‌ها به کار می‌رود. کافئین نیز یک ماده‌ای شیمیایی و خوردنی است که در گیاهان مختلفی از جمله قهوه، کاکائو، کولا و چای یافت می‌شود و نوعی داروی محرک است که می‌تواند از خوابیدن جلوگیری کند. نیکوتین و کافئین در مقادیر کم موجب افزایش هوشیاری، حافظه و فعالیت می‌شوند و مقادیر زیاد آن‌ها افزایش تپش قلب، فشارخون و استرس را در پی دارد. همچنین مصرف این دو ماده اعتیادآور است. ازاین‌رو تعیین مقادیر اندک و کنترل آن‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد.
دکتر رویا مجیدی ضمن اشاره به نانوساختارهای دوبعدی نظیر گرافن، هدف از انجام این طرح را این‌گونه بیان کرد: «در میان نانوساختارهای کربنی مختلف، صفحات گرافن به دلیل ساختار دوبعدی خاص و خواص الکترونی منحصربه‌فرد خود گزینه‌ی مناسبی برای تولید حسگرها به شمار می‌روند. در این پژوهش، امکان استفاده از صفحات گرافن به‌عنوان حسگری برای تشخیص کافئین و نیکوتین مورد مطالعه قرار گرفته است.»
وی در ادامه افزود : «استفاده از نتایج نظری این طرح و تعمیم آن به مطالعات تجربی و آزمایشگاهی منجر به ساخت حسگری با سرعت و حساسیت بالا جهت تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور نیکوتین و کافئین خواهد شد.»
در این طرح قابلیت سه نوع ساختار گرافنی از جمله ساختار گرافن کامل، گرافن دارای نقص هندسی و گرافن متخلخل در جذب مولکول‌های کافئین و نیکوتین مورد ارزیابی قرار گرفته است. این نانوساختار به دلیل برخورداری از خواص الکترونی منحصربه‌فرد قادرند مولکول‌های نیکوتین و کافئین را هرچند در مقادیر اندک، شناسایی کرده و بر روی سطح خود جذب کنند.
مطالعات نظری بر روی انرژی جذب، ساختار جذب، انتقال بار و ساختار نوار الکترونی نشان‌دهنده‌ی جذب قوی شیمیایی مولکول‌های نیکوتین و کافئین بر روی صفحات گرافن است. همچنین نتایج نشان داده که استحکام پیوند مولکول‌های مذکور بر روی گرافن کامل نسبت به گرافن متخلخل و نقص دار بیشتر است.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر رویا مجیدی و دکتر علی‌رضا کرمی – اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی- است. نتایج این کار در مجله‌ی and Related Materials Diamond (جلد 66، سال 2016، صفحات 47 تا 51) به چاپ رسیده است.
