غشاهای جاذب آلودگی شبیه به تار عنکبوت

دانشمندان چینی و آمریکایی ساختار شبکه‌ای از نانوالیاف جهت پوشش بلورهای کوارتز طراحی کرده‌اند که به عنوان حسگر ردیاب آلاینده‌های گازی داخلی با مقدار کم بکار می‌روند. این شیوه یکی از انتخاب‌های بهینه برای کاربردهایی از قبیل حسگرها، سامانه‌های فیلتر کننده و مهندسی بافت است.

فرمالدهید در ساختار بسیاری از پلیمرها، رزین‌ها و دیگر مواد وجود دارد و به عنوان ماده واسطه در صابون‌ها و مواد شوینده و به طور گسترده در داروسازی و پزشکی بکار می رود. با این وجود، فرمالدهید ترکیبی سرطان زا است که حد انتشار مجاز آن بین ۶۰ تا ۸۰ قسمت در میلیارد در دوره زمانی ۳۰ دقیقه است. روش‌های معمول شناسایی فرمالدهید از جمله کروماتوگرافی، کالریمتری، فلوئورسنس و طیف سنجی، طولانی، گران و با حساسیت کم هستند. بنابراین نیاز به ایجاد روشی سریع و ارزان با حساسیت بالا جهت کشف فرمالدهید احساس می‌شود.

غشاهای جاذب آلودگی شبیه به تار عنکبوت. نمودار نشان دهنده پاسخ سنسور در برابر فرمالدهید است.

بین دینگ و همکارانش در دانشگاه دانگ هوا در شانگ‌های چین، غشاهای پلی آمیدی را به وسیله تکنیک بافت ریسندگی الکتریکی (Electrospinning) روی بلور کوارتز میکروبالانس قرار دادند. شبکه‌های نانوالیاف دارای مساحت سطح بزرگ و تخلخل زیاد به همراه چگالی و نیروی چسبندگی بالا هستند؛ این خصوصیات به ردیابی مقدارهای کم فرمالدهید (حدود ۵۰ در میلیارد) می‌انجامد. این سامانه عکس العمل زمانی سریع و تکرارپذیری و گزینش پذیری خوبی دارد.

قطر نانوالیاف در ریسندگی الکتریکی معمولاً در حدود ۱۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر است. با کاهش قطر لیف به حدود۲۰ نانومتر، خواصی از جمله مساحت سطح و تخلخل برجسته می‌شوند. دینگ می‌گوید: “یافتن سازوکاری مطمئن جهت تولید نانوالیاف بسیار کوچک و هم اندازه، به مقدار بسیار زیاد از مسائل مورد چالش است.” او همچنین افزود: “شبکه‌های فیبری کاربردهای بالقوه‌ای مانند فیلترهای جدا کننده ویروس‌ها و باکتری‌ها را دارند.”

بینگیون لی، متخصص جاذب‌های نانو در دانشگاه ویرجینیای غرب در امریکا می‌گوید: “مهمترین بخش این کار، حساسیت بالا و پاسخ‌های سریع به فرمالدهید است و مسئله‌ی پیش رو تولید دوباره سیستم‌ها و اجرای چرخه چندگانه خواهد بود.” این تیم بر روی شناخت سازوکارهای تشکیل شبکه‌ها جهت اعمال آن بر روش‌های فیلتریزاسیون و حسگرهای محیطی تمرکز خواهند کرد. نتایج این تحقیقات در مجله Journal of Material Chemistry به چاپ رسیده است.