دستگاهی حساس به فشار که قادر است گازها را با استفاده از رنگ های ساختاری مشخص کند

به گزارش سیناپرس همدان، دانشگاه هاروارد و دانشگاه کانکتیکات دستگاه ساده ای را طراحی و ساخته اند که قادر به تصویربرداری از گاز تزریق شده به آن در چندین رنگ مطابق با خواص گازی آن است و امکان تشخیص رنگی گازهای مختلف را فراهم می کند. این دستگاه کاربرپسند فشار ایجاد شده توسط گاز تزریق شده را به رنگ های ساختاری تبدیل می کند و در نتیجه از آن تصویربرداری می کند. این فناوری ممکن است به طور بالقوه دارای طیف گسترده ای از کاربردها، مانند نظارت بر محیط زیست، تضمین ایمنی و مراقبت های بهداشتی باشد.

تصویربرداری از گازها در بسیاری از پروژه های تحقیقاتی پایه و کاربردی مرتبط با گاز مهم است زیرا تقریباً همه گازهای محیط بی رنگ و نامرئی هستند. تنها چند روش برای تصویربرداری جریان گاز محیط توسعه یافته است (به عنوان مثال، استفاده از دوربین های مادون قرمز که قادر به تشخیص تغییرات دما و اندازه گیری جریان هوا با استفاده از رهاسازی ذرات ردیاب در هوا هستند).

این روش ها به تجهیزات پیچیده ای نیاز دارند و برای تصویربرداری از انواع مختلف گازها به شیوه ای ثابت نامناسب هستند. علاوه بر این، تصاویری که آنها تولید می کنند برای تجزیه و تحلیل ویژگی های گازی مناسب نیستند. یک روش ساده که قادر به تصویربرداری و تجزیه و تحلیل همه انواع گازها است، ممکن است کاربردهای گسترده ای داشته باشد، مانند اندازه گیری های مبتنی بر تصویر.

این تیم تحقیقاتی اخیراً دستگاهی ساخته است که قادر به تصویربرداری و تمایز گازهای مختلف با استفاده از طیف گسترده ای از رنگ ها (به عنوان مثال، رنگ های ساختاری) از طریق یک روش ساده است: پلی دی متیل سیلوکسان، (PDMS)  یک ماده نرم، برای اولین بار به شکل یک تخته ساخته شد. سپس بخشی از سطح PDMS با پلاسمای آرگون درمان شد. دال PDMS تیمار شده با پلاسما روی سطح یک بستر شیشه ای با سطح تحت  اثر پلاسما قرار داده شد و آنها به طور کامل در تماس بودند.

سطح PDMS تحت درمان با پلاسما، هنگامی که توسط یک گاز تزریق شده فشرده می شود که از مرز محکم بین لایه های PDMS و شیشه ای عبور می کند، یک ریز الگوی موج مانند دوره ای را تشکیل می دهد. این فشرده سازی و تشکیل ریزالگوی حاصل منجر به تولید رنگ های ساختاری می شود. این مکانیسم برای تصویربرداری و تمایز هر نوع گاز قابل اجرا است. هنگامی که جریان گاز ورودی قطع می شود، رنگ های ساختاری به طور کامل ناپدید می شوند.

درجه تغییر شکل PDMS به سرعت جریان، ویسکوزیته و چگالی گازهای تزریق شده بستگی دارد. از آنجایی که همه گازها دارای ویسکوزیته و چگالی منحصر به فرد هستند، از این دستگاه می توان برای تمایز و تجزیه و تحلیل نمونه های گاز بر اساس این ویژگی ها تحت سرعت جریان ثابت استفاده کرد.

در تحقیقات آینده، تیم برای بهینه سازی دستگاه با بهبود حساسیت آن با هدف سازگاری آن با کاربردهای مختلف (مانند شناسایی گازهای محیطی و نمونه های بیولوژیکی) تلاش خواهد کرد. این تیم همچنین توسعه یک تکنیک جدید شناسایی گاز را با ترکیب آن با تکنیک های تشخیص تصویر و یادگیری ماشین و ساخت یک دستگاه کوچک CCD )دستگاه کوپل شده شارژ) با ساختاری ساده در نظر خواهند گرفت.

منبع :phys.org

مترجم: سید سپهر ارومیهء