Profimedia

Aleksander Matavž z Instituta Jožef Stefan je s sodelavci z univerze KU Leuven v Belgiji razvil nov tip senzorja, ki pline prepozna po njihovi hitrosti gibanja. Odkritje predstavlja pomemben korak k razvoju zanesljivejših elektronskih nosov, ki bi jih lahko uporabljali za nadzor kakovosti zraka, odkrivanje bolezni ali zaznavanje eksplozivov.

Naloge, kot so analize izdihanega zraka pri diagnosticiranju bolezni in zaznavanje eksplozivov, zahtevajo izjemno občutljive in natančne senzorje. Ti delujejo podobno kot človeški voh, saj zaznavajo različne molekule v zraku. A kot navajajo na Institutu Jožef Stefan (IJS), današnja tehnologija ni dovolj natančna. V zraku je namreč na stotine različnih plinov, poleg tega pa prisotnost vodne pare močno moti delovanje senzorjev.

Tehnološki preboj

Slovenski znanstveniki prvi v svetu namesto elektrike uporabili svetlobo

Nova senzorska platforma, ki so jo razvili raziskovalec na odseku za fiziko trdne snovi IJS Matavž in sodelavci z univerze KU Leuven v Belgiji, pa temelji na uporabi posebnih kovinsko-organskih materialov, sestavljenih iz drobnih luknjic - nanopor - skozi katere potujejo molekule plinov. Te se skozi nanopore premikajo različno hitro, odvisno od njihove velikosti in kemijskih lastnosti. Ta hitrost je kot prstni odtis, saj lahko z njenim merjenjem raziskovalci razlikujejo med različnimi plini, celo v zahtevnih pogojih, kjer konvencionalni senzorji odpovedo.

Ključna prednost - prilagodljivost

Ključna prednost nove tehnologije, ki so jo objavili v reviji Nature Communications, je prilagodljivost. Z izbiro specifičnih kovinsko-organskih struktur lahko namreč raziskovalci senzor prilagodijo na zaznavanje točno določenih plinov, ne da bi spremenili osnovno tehnologijo. Sistem je obenem kompakten, energetsko varčen in visoko zmogljiv ter deluje tudi v vlažnem okolju ali pri zelo kompleksnih plinskih mešanicah in nizkih koncentracijah.

Za novo strukturo senzorja in metodo zaznave so vložili patentno prijavo, saj ima tehnologija širok nabor možnih uporab. Med njimi so preizkusi dihanja za zgodnje odkrivanje bolezni, kot je sladkorna bolezen, odkrivanje puščanja plinov v kemični industriji ali napak v litij-ionskih baterijah. Uporabna bi bila tudi pri spremljanju kakovosti zraka v zaprtih prostorih ali na prostem ter pri spremljanju svežine sadja in zelenjave v skladiščih. S to tehnologijo bi lahko hitreje in natančneje odkrili skrite eksplozive ali droge.

· Tehnologija

Slovenska znanstvenica, ki razvija umetno inteligenco v medicini

Kot je poudaril Matavž, ki je po doktoratu iz nanoznanosti in nanotehnologij tri leta delal na univerzi KU Leuven in tam raziskoval uporabo kovinsko-organskih materialov v senzorjih, začetki razvoja novega senzorja segajo v čas pandemije covida-19. Takrat je moral prve poskuse izvajati kar doma, saj so bili laboratoriji zaprti. "Idejo smo nato postopoma razvijali še dobra tri leta, saj je bilo najprej treba razviti senzorje z ustrezno geometrijo," je dejal.

Tudi po vrnitvi na IJS Matavž ohranja sodelovanje s skupino profesorja Roba Ameloota na KU Leuven, na odseku za fiziko trdne snovi pa so postavili tudi nov laboratorij, ki raziskovalcem omogoča nadaljnje raziskave nanoporoznih materialov v še bolj razširjeni obliki.