Technologia idzie naprzód, lecz ma to swoją cenę. Większość czasu jesteśmy narażeni na różnego typu zanieczyszczenia, od smogu i spalin w większych miastach do zwykłego kurzu zalegającego w kątach naszego domu. Naukowcy wiele czasu poświęcają metodom wykrywania szkodliwych substancji i walce z nimi. Bardzo obiecujące wyniki badań grafenowych czujników zanieczyszczeń przesądziły o rozstrzygnięciu zdarzenia „Czujniki zanieczyszczeń I” na TAK.
Jak jednoatomowa warstwa węgla, grafen, może zmienić sposób detekcji zanieczyszczeń w naszym otoczeniu? To proste. Grafen jest materiałem wyjątkowo czułym na oddziaływania zewnętrzne: już obecność pojedynczych cząstek innych substancji na powierzchni grafenu zmienia jego właściwości elektryczne w dający się wykryć sposób. Dodatkowo, jego znikoma grubość umożliwia zmniejszanie czujników do naprawdę niewielkich rozmiarów , a powszechność węgla może z kolei znacznie obniżyć ceny czujników i uczynić je szerzej dostępnymi w przemyśle jak i w domach zwykłych użytkowników.
Jedne z najciekawszych doniesień w dziedzinie grafenowych czujników zanieczyszczeń pochodzi od koreańskich naukowców, którzy już w grudniu 2013 roku opracowali metodę produkcji węglowych układów elektronicznych, głównie złożonych z grafitu i nanorurek węglowych (przypominają one zwinięty w rulon grafen). Metodą tą można produkować tanie, cienkie urządzenia elektroniczne, dające się umieścić niemalże wszędzie: na ubraniach, ludzkiej skórze czy nawet na liściach roślin lub pancerzach owadów. Zaprezentowano m.in. działanie czujnika przyczepionego do pancerza żuka, umożliwiającego wykrywanie tzw. związków V, bojowych środków trujących. Tak daleko posunięta miniaturyzacja czujników każe spytać: Być może głoszona przez futurystów wizja wszechobecnych czujników, śledzących każdą zmianę w naszym otoczeniu, nie jest aż tak bardzo odległa?
Tę wizję przyszłości przybliżają też badania naukowców z innych krajów i ośrodków. Naukowcy z Centre for Research on Adaptive Nanostructures w Irlandii wykazali doświadczalnie, że wysokie przewodnictwo elektryczne grafenu i wrażliwość na bodźce z zewnątrz może pozwolić na stworzenie całej klasy czujników, umożliwiających wykrywanie m.in. smogu, spalin, kurzu czy różnych związków zapachowych. Podobne badania badaczy z University of Wisconsin (USA) wykazały możliwość detekcji ciężkich metali w wodzie, a jeszcze inna grupa badaczy z USA i Chin wykazała niezwykłe możliwości grafenu w detekcji gazów, m.in. śladowych ilości amoniaku w powietrzu.
Niemal każdy jest świadom zwiększającej się w naszym środowisku liczby zanieczyszczeń, większość z nas jest też świadoma ich niebezpiecznego i negatywnego wpływu na zdrowie. Nie łatwo jest jednak walczyć z substancjami, które są skutkiem ubocznym procesów popychających współczesne procesy gospodarcze do przodu. Być może jednak technologie przyszłości pomogą nam radzić sobie lepiej z tymi niedogodnościami. To właśnie grafenowe czujniki mogą być pierwszym krokiem w kierunku lepszego, czystszego jutra.
Artykuł dotyczy rozstrzygnięcia zdarzenia Czujniki zanieczyszczeń I. Zachęcamy do dyskutowania artykułu i rozstrzygnięcia w komentarzach na stronie zdarzenia.
Bibliografia:
Cyborg Beetles Detect Nerve Gas (ang.)
New graphene sensors could vastly improve air and water quality testing (ang.)
High Sensitivity Gas Detection Using a Macroscopic Three-Dimensional Graphene Foam Network (ang.)
Graphene-based sensors for detection of heavy metals in water: a review (ang.)
Powrót
