الاستدامة
هل بيئتك آمنة؟ قد توفر حساسات الجرافين المعدلة إجابات فورية
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
عالج باحثون في جامعة تشيبا اليابانية الغرافين ببلازما الأكسجين أو الهيدروجين أو الأرجون لدراسة استجابته للأمونيا (NH₃). أظهر الغرافين المؤكسد أقوى استجابة في تجارب مخبرية مضبوطة. تتناول الدراسة خصائص مادة استشعار، ولا تعرض جهاز أمان جاهزاً للارتداء يستطيع كشف جميع الغازات الضارة.
كيف تعمل مستشعرات الغاز؟
توجد وسائل متعددة لرصد الغازات، منها المستشعرات شبه الموصلة وتلك العاملة بالأشعة تحت الحمراء والطرق الكهروكيميائية. يعتمد الاختيار على الغاز المقصود والبيئة والحساسية والمعايرة المطلوبة. ويمكن أن يؤدي ارتباط جزيئات الغاز بسطح الغرافين إلى تغيير مقاومته الكهربائية؛ ويُقاس هذا التغير على أنه إشارة.
مقارنة ثلاث معالجات بالبلازما
في الدراسة المنشورة في ACS Applied Materials & Interfaces قارن الباحثون الغرافين المعالج ببلازما O₂ أو H₂ أو Ar بعينة غير معالجة. أنتج الأكسجين مجموعات مؤكسدة وعيوباً من نوع الفراغات الذرية. وأنتج الهيدروجين روابط من نوع sp³ في الغالب، بينما ظهرت في العينة المعالجة بالأرجون سمات من النوعين.
صورة للأمونيا
نتائج قياس الأمونيا
سجّل الغرافين المؤكسد أكبر استجابة لـNH₃. عند ضغط أمونيا قدره 3.2 كيلوباسكال، تغيرت المقاومة بنحو 30% بعد خمس ثوانٍ من المعالجة بالأكسجين وبنحو 27% بعد عشرين ثانية. وبلغ التغير نحو 20–22% للغرافين المعالج بالأرجون و15–17% للمعالج بالهيدروجين. هذه نتائج في ظروف المختبر وليست حدود كشف مضمونة في أماكن العمل.
لم تُحقق مدة المعالجة الأطول حساسية أعلى تلقائياً؛ بل أثرت أيضاً في التصاق الأمونيا وقابلية تكرار استخدام المستشعر. اعتمدت عودة المقاومة إلى قيمتها الأصلية على الحرارة وإزالة الغاز أو التسخين. وما زال تأثير الرطوبة والغازات الأخرى يحتاج إلى اختبار.
الاستخدامات المحتملة والحدود
قد يفيد مستشعر أمونيا مستقبلي في المراقبة الصناعية والبيئية. لم تختبر الدراسة جهازاً كاملاً قابلاً للارتداء أو جهازاً طبياً أو نظاماً لفحص الأغذية. ويجب إثبات القدرة على كشف الغازات الأخرى على حدة. لم تُحدد تكلفة تصنيع أو موعد طرح في السوق.
الباحثون والشركة المذكورة
مؤلفو الدراسة هم Sogo Iwakami وShunya Yakushiji وTomonori Ohba من جامعة تشيبا. وشركة Honeywell كيان منفصل لم تُذكر ضمن المشاركين في البحث. لا تسمح النتيجة بالتنبؤ المباشر بإيراداتها أو سعر سهمها.
Honeywell
(HON )HON مخطط السعر
أحدث أخبار Honeywell
الخلاصة
حسّنت المعالجة بالبلازما استجابة الغرافين للأمونيا، وكانت الأكسدة الأفضل في هذه التجربة. ويتطلب تطوير مستشعر موثوق للاستخدام العملي مزيداً من العمل.
الدراسة:
Iwakami, S., Yakushiji, S. & Ohba, T. (2025). Graphene Functionalization by O₂, H₂, and Ar Plasma Treatments for Improved NH₃ Gas Sensing. ACS Applied Materials & Interfaces 17, 1992–1999. doi:10.1021/acsami.4c17257.
