Tek bir molekülün sensör boyutu oyunun kurallarını değiştirebilir

Araştırmacılar, geniş kapsamlı faydalar sağlayabilecek bir buluşla, yaygın olarak kullanılan bir elektronik sensörün moleküler boyutlu, daha verimli bir versiyonunu geliştirdiler.

Ulusal bir girişimde, Curtin Üniversitesi’nden Dr Nadeem Darwish, Sidney Teknoloji Üniversitesi’nden Profesör Geoffrey Reimers, James Cook Üniversitesi’nden Doçent Daniel Kossoff ve Newcastle Üniversitesi’nden Dr Thomas Fallon liderliğindeki araştırmacılar, yaklaşık 500.000 μm ölçen bir piezodirenç geliştirdiler. İnsan saçının genişliğinden kat daha küçüktür.

Doçent Kossoff, piezorezistörlerin akıllı telefonlarda adımları saymak ve arabalarda hava yastıklarını açmak gibi elektronik cihazlardaki ve arabalardaki titreşimleri tespit etmek için yaygın olarak kullanıldığını söyledi.

Doçent Kossoff, “Aynı zamanda implante edilebilir basınç sensörleri gibi tıbbi cihazların yanı sıra havacılık ve uzay yolculuğunda da kullanılıyorlar” dedi.

Dr. Darwish, kuvveti veya basıncı elektrik sinyaline dönüştüren ve birçok günlük uygulamada kullanılan bu önemli elektronik bileşenin daha hassas ve minyatürleştirilmiş bir tipini geliştirdiklerini söyledi.

Dr. Darwish, “Boyutu ve kimyasal yapısı nedeniyle, bu yeni tip piezodirenç, kimyasal ve biyolojik sensörler, insan-makine arayüzleri ve sağlık izleme cihazları için yepyeni bir fırsatlar dünyasının kapısını açacak” dedi.

“Moleküler temelli oldukları için yeni sensörlerimiz kimyasalları veya proteinler ve enzimler gibi diğer biyomolekülleri tespit etmek için kullanılabilir ve bu da hastalık tespitinde ezber bozabilir.”

Dr. Fallon, yeni piezorezistörün, mekanik olarak strese girdiğinde farklı bir şekle sahip yeni bir molekül oluşturmak üzere reaksiyona giren ve direnci değiştirerek elektrik akışını değiştiren tek bir polivalen molekülünden yapıldığını söyledi.

Dr Fallon, “Farklı kimyasal formlar izomerler olarak bilinir ve bu, aralarındaki etkileşimlerin kavitasyon direncini geliştirmek için kullanıldığı ilk seferdir” dedi.

“Meydana gelen karmaşık zincir reaksiyonlarını modelleyebildik ve bireysel moleküllerin gerçek zamanlı olarak nasıl etkileşime girip dönüşebileceğini anlayabildik.”

Profesör Reimers, bunun öneminin, yaklaşık olarak her 1 milisaniyede bir, reaktant molekülün şeklindeki değişikliği ileri geri elektriksel olarak tespit etme yeteneğinde yattığını söyledi.

Profesör Reimers, “Moleküler şekillerin elektriksel iletkenlikleri aracılığıyla tespit edilmesi, kimyasal algılama için tamamen yeni bir kavramdır” dedi.

Doçent Kossov, moleküler şekil ile iletkenlik arasındaki ilişkinin anlaşılmasının, moleküller arası ve metale bağlı iletkenlerin temel özelliklerinin belirlenmesine olanak sağlayacağını söyledi.

Doçent Kossoff, “Bu yeni yetenek, tüm moleküler elektronik cihazların gelecekteki gelişimi için çok önemlidir” dedi.

Nature Communications’da yayınlanan makalenin başlığı “Polivalen katkısı yoluyla tek moleküllerdeki basınç dayanımının kontrolü.”