Gravimetrijski senzori za poboljšanje detekcije stakleničkih plinova
Znanstvenici s Tehnološkog sveučilišta u Kaunasu (KTU) razvili su takozvane gravimetrijske senzore koji mogu detektirati stakleničke plinove poput ugljičnog dioksida, metana i drugih. Istraživači vjeruju da su njihovi senzori, koji su osvojili nagradu Sails of Europe 2023. “Za ulaganje u inovacije u poslovanju”, dobra alternativa elektrokemijskim senzorima koji se trenutno koriste, jer su osjetljiviji i troše manje energije.
Predvođeni dr. Dariusom Viržonisom, znanstvenici su došli na ideju da na razvoj senzora primijene određeni princip mjerenja — gravimetriju. Gravimetrija se temelji na promjenama frekvencije osciliranja osjetnih elemenata u senzorima koji mjere onečišćenje zraka i također pokazuju promjenu mase, što omogućuje detekciju vezanih tvari i specifičnih molekula.
Kako je pojasnio Viržonis, novi senzori rade na temelju kapacitivnih mikrostrojnih ultrazvučnih pretvarača (CMUT). “Ovo je način da se naprave nizovi stanica mikroskopske veličine koje vibriraju na frekvenciji od nekoliko milijuna puta u sekundi”, rekao je. “Kako su vibrirajući elementi vrlo mali, njihova pokretna masa je također mala, što ih čini vrlo osjetljivima na vanjske objekte koji se pričvršćuju na njihovu površinu.”
Fokusirajući svoja istraživanja na okoliš, tim je odlučio koristiti senzore za snimanje stakleničkih plinova kao što su ugljični dioksid, metan, vodena para, sumporov dioksid, dušikovi oksidi i molekule dizelskog goriva. Prema Viržonisu, tehnologija nudi širok raspon mogućnosti detekcije biološkog onečišćenja, a može detektirati i molekulu DNK .
Govoreći o suvremenim tehnologijama, Viržonis je istaknuo kako većinu tržišta još uvijek zauzimaju elektrokemijski plinski senzori koji ne zadovoljavaju zahtjeve rastućih sigurnosnih i ekoloških standarda. “Gravimetrijski plinski senzori … imaju potencijal zamijeniti mnoge elektrokemijske senzore koji se trenutno koriste, budući da imaju veću osjetljivost, bolju selektivnost, reagiraju s različitim plinovima i troše znatno manje energije”, rekao je.
Jedna od prednosti senzora je njihova mala veličina, smatra Viržonis. Objasnio je: “Naši se senzori na neki način mogu promatrati kao vage koje važu molekule. Ako vagu učinite vrlo malom, ne samo da povećavate njihovu osjetljivost i točnost, već također smanjujete troškove i energetske potrebe. Time se stvaraju tehnološki preduvjeti za više funkcionalnosti po istoj cijeni ili možda čak i jeftinije.”
Prema Viržonisu, ako uređaji za mjerenje kvalitete zraka ili onečišćenja postanu široko dostupni u smislu cijene i funkcionalnosti, stvorit će se tehnički preduvjeti za bolju kontrolu antropogenih emisija stakleničkih plinova. “Ako se ova kontrola osigura, svi ćemo živjeti pod čišćim zrakom, imat ćemo više bioraznolikosti i možda ćemo moći povratiti teritorije u istočnoj Aziji koje je čovječanstvo praktički već izgubilo zbog onečišćenja zraka”, rekao je.
Viržonis je dodao da će projekt biti posebno koristan za buduća zdravstvena istraživanja jer bi ista tehnološka osnova mogla omogućiti razvoj svestranijih i osjetljivijih alata za dijagnostiku virusnih bolesti. Znanstvenici su sada počeli raditi na pokretanju startup tvrtke Orius, čiji je zadatak pronaći prave niše i prave korisnike za nove senzore.
“Gravimetrijski plinski senzori su inovacija i drago nam je što naši prototipovi već privlače interes potencijalnih korisnika”, rekao je Viržonis.