نانوحسگرهای پیشرفته برای شناسایی فرمالدهید؛ فناوری بدون بو با تضمین سلامت

به گزارش خبرنگار فناوری ایونا به نقل از ایسنا؛ فرمالدهید یکی از ترکیبات فرّار و سمی است که در مواد ساختمانی، مبلمان و صنایع مختلف به‌کار می‌رود و شمی‌تواند سلامت انسان را به‌ویژه در فضاهای بسته تهدید کند. پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری نانوحسگرها، راهکارهایی حساس، سریع و قابل‌حمل برای تشخیص این آلاینده خطرناک توسعه داده‌اند که امکان پایش لحظه‌ای و حفظ سلامت در محیط‌های خانگی و صنعتی را فراهم می‌کند.

غلظت‌های پایین فرمالدهید می‌تواند باعث تحریکات تنفسی شود و در موارد شدید با بیماری‌هایی مانند سرطان مرتبط است. سازمان جهانی بهداشت حداکثر غلظت مجاز این ماده را در هوای داخل ساختمان‌ها برابر ۰.۱ میلی‌گرم بر متر مکعب تعیین کرده است. همچنین آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان فرمالدهید را در گروه «قطعاً سرطان‌زا» طبقه‌بندی کرده است.

روش‌های سنتی مانند طیف‌سنجی و کروماتوگرافی دقت بالایی دارند، اما برای پایش سریع و مداوم، تجهیزات آنها حجیم و پرهزینه است. نانوحسگرها به دلیل حساسیت بالا، عملکرد در دمای محیط و قابلیت یکپارچه‌سازی با سیستم‌های هوشمند، جایگزین مناسبی محسوب می‌شوند.

نانوذرات اکسید فلزاتی مانند SnO₂، TiO₂ و Co₃O₄ در ساخت این حسگرها کاربرد فراوان دارند. به عنوان مثال، نانوکامپوزیت TiO₂@SnO₂ قادر به تشخیص غلظت‌های بسیار پایین فرمالدهید بوده و عملکرد آن با تابش نور فرابنفش بهبود یافته است. همچنین نانوکره‌های توخالی Co₃O₄ با ساختار سه‌بعدی، پاسخ‌گویی سریع و حساسیت بالایی در دمای محیط نشان داده‌اند.

نانومواد کربنی شامل گرافن و نانولوله‌های کربنی به دلیل رسانایی و پایداری بالا، نقش مهمی در حسگرهای فرمالدهید ایفا می‌کنند. ترکیب نانوذرات SnO₂ با گرافن احیاشده در پژوهشی، توانایی تشخیص تا ۳۳ ppb را به همراه پایداری طولانی مدت اثبات کرده است. همچنین حسگرهای بر پایه آئروژل‌های چاپ سه‌بعدی و کوانتوم‌دات‌ها، مقادیر بسیار کم فرمالدهید را با مصرف توان پایین شناسایی می‌کنند.

ترکیبات هیبریدی مانند ZIF-۸ همراه با نانولوله‌های کربنی چنددیواره، سطح ویژه بالا و رسانایی مطلوبی فراهم می‌آورند. پژوهش‌هایی نیز از نانوذرات زیست‌سازگار اکسید آهن ساخته شده با عصاره برگ درخت انبه برای تشخیص فرمالدهید در مواد غذایی بهره گرفته‌اند.

نانوحسگرها به راحتی در دستگاه‌های قابل حمل یا سیستم‌های هوشمند خانگی به کار گرفته شده و با هشدار به موقع، از ابتلا به بیماری‌های تنفسی جلوگیری می‌کنند. در صنایع نیز، این حسگرها نقش حیاتی در شناسایی سریع نشت و کنترل کیفیت محیط ایفا می‌کنند. به عنوان نمونه، حسگری با ترکیب NiCoMnO₄–rGO توانسته آلاینده BPAP را در پساب‌های صنعتی با دقت نانومولار شناسایی کند.

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، چالش‌هایی همچون افزایش انتخاب‌پذیری، پایداری طولانی‌مدت و تولید انبوه با کیفیت یکنواخت باقی مانده است. پژوهشگران با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی و طراحی حسگرهای چندآلاینده و پوشیدنی، به دنبال ارتقاء دقت و کاربردی‌تر شدن نانوحسگرها در آینده هستند.

خبرنگار : عونی