محققان ایرانی یک نوع حسگر فشار را با استفاده از چیدمان خاصی از گرافن پیشنهاد کردند که می‌تواند در صنایعی همچون پزشکی، نظامی و اتومبیل‌سازی کاربرد داشته باشد.

اندازه‌گیری دقیق فشار با نانوحسگر

گرافن به دلیل خواص عالی مکانیکی، الکترونیکی، فیزیکی و حرارتی که دارد، توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. از خواص خوب مکانیکی این ماده می‌توان به استحکام در برابر شکست بسیار بالا و انعطاف‌پذیری ۲۰ درصدی آن اشاره کرد.

این خواص موجب شده گرافن به‌عنوان یکی از مواد پایه‌ مورد استفاده در سیستم‌های الکترومکانیکی از جمله حسگرهای فشار معرفی شود.

نیره قبادی، یکی از محققان این طرح، هدف از انجام این پژوهش را طراحی و انجام محاسبات نظری مربوط به یک حسگر فشار با حساسیت بالا با استفاده از نانوصفحات گرافن و نیترید بور عنوان کرد.

وی افزود: این حسگر می‌تواند از حساسیت و رنج کاری به‌مراتب بالاتری نسبت به حسگرهای گرافنی مرسوم برخوردار باشد؛ همچنین فرایند ساخت این حسگرها بسیار ساده است و ابعاد این حسگر در مقیاس نانومتری خواهد بود.

قبادی با بیان اینکه اساس این حسگر بر ترکیب دو ماده‌ دوبعدی با ضخامت صفحات نانومتری بنا نهاده شده است، گفت: بدین‌صورت که بین دو صفحه‌ گرافن صفحات نیترید بور قرار داده می‌شود؛ اعمال فشار به صفحه گرافن بالایی موجب تغییرات فاصله‌ بین صفحات نیترید بور و در نتیجه تغییر جریان تونل زنی حامل‌ها بین صفحات نیترید بور خواهد شد.

به گفته وی، تغییر جریان به دلیل همین تغییرات فاصله به‌صورت نمایی خواهد بود و می‌تواند معیاری برای سنجش فشار به حساب آید.

این محقق عنوان کرد: نتایج محاسبات نظری و مدل‌سازی بیانگر این است که رنج کاری خطی این حسگر می‌تواند به ۳۰ گیگاهرتز برسد که بسیار بزرگ‌تر از رنج کاری حسگرهای پیزومقاومتی است. همچنین حساسیت این حسگر به حدود ۱۳۰۰ pA/A/Pa خواهد رسید.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر نیره قبادی، عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان و دکتر مهدی پورفتح، عضو هیأت علمی دانشگاه تهران است. نتایج این کار در مجله‌ IEEE Electron Device Letters (جلد ۳۶، شماره‌ ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۲۸۰ تا ۲۸۲) به چاپ رسیده است.

منبع: معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

تماشاخانه