به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، توسعه حسگرهای گازی و شیمیایی مبتنی بر فناوری نانو باعث شده تشخیص ترکیبات خطرناک، یونهای فلزی، گازهای سمی و VOCها با دقتی انجام شود و بازار این نانوحسگرها تا سال ۲۰۲۴ به ارزش بیش از ۵.۵ میلیارد دلار میرسد.
پایش آلایندههای هوا که سالها یکی از چالشهای جدی سلامت و محیطزیست بهشمار میرفت، اکنون در آستانه تغییر قرار دارد. توسعه حسگرهای گازی و شیمیایی مبتنی بر فناورینانو، قابلیتهایی را فراهم کرده که تا یک دهه پیش تنها در سطح آزمایشگاهی قابل تصور بود، دقت بالا در تشخیص آلایندهها، عملکرد در غلظتهای بسیار پایین، مصرف انرژی اندک و اندازهای که امکان تلفیق آن با کوچکترین ابزارهای هوشمند را ممکن میسازد. رشد چشمگیر استفاده از این حسگرها در صنایع، شهرهای هوشمند، سیاستگذاری زیستمحیطی و حتی تجهیزات همراه، زنجیره جدیدی از فناوریهای پایش کیفیت هوا را شکل داده است. همزمان، شرکتهای بینالمللی با ورود به تولید نانوحسگرهای گاز، رقابت تازهای را آغاز کردهاند و در حالی که بازار جهانی این فناوری تا ۲۰۲۴ به میلیاردها دلار میرسد، اهمیت آن برای مدیریت آلودگی هوا بیش از هر زمان دیگر برجسته شده است.
کاربرد فناوری نانو در صنعت ساخت حسگرهای آلودگی هوا طی سالهای اخیر به یکی از روندهای مهم حوزه محیطزیست تبدیل شده است. رشد فعالیتهای صنعتی، افزایش مصرف سوختهای فسیلی و گسترش شهرنشینی، مجموعهای از آلایندهها را وارد جو کرده که شامل یونهای فلزات سنگین، ترکیبات آلی فرار، گازهای سمی، آفتکشها و ذرات معلق است. اثر این آلایندهها تنها به محیطزیست محدود نیست و پیامدهایی همچون باران اسیدی، اثر گلخانهای، تخریب لایه ازن و تهدید سلامت انسان از نتایج مستقیم این روند به شمار میرود. این وضعیت، ضرورت توسعه ابزارهای دقیق برای پایش هوا را بیش از گذشته نمایان کرده است.
با پیشرفت فناوری نانو، نسل جدیدی از حسگرهای شیمیایی و گازی توسعه یافته که قادرند کوچکترین تغییرات در ترکیبات شیمیایی هوا را در کسری از ثانیه تشخیص دهند. نانوحسگرها که از نانوساختارهایی مانند نانوذرات، نانولولههای کربنی، نانولایهها و نانومیلهها ساخته میشوند، در مقایسه با حسگرهای متداول، حساسیت بسیار بالاتر و محدوده تشخیص کمتری دارند و میتوانند آلایندهها را در غلظتهای بسیار پایین حتی در سطح ppb (یک در میلیارد) شناسایی کنند. این ویژگی آنها را به ابزارهای کلیدی سیاستگذاری در حوزه کیفیت هوا تبدیل کرده است.
یکی از دلایل کارآمدی این حسگرها، نسبت سطح به حجم بالای نانومواد است. این ویژگی، امکان تعامل گستردهتر مولکولهای گاز با سطح حسگر را فراهم کرده و باعث افزایش دقت و سرعت پاسخگویی شده است. افزون بر این، طراحی نانوساختاری حسگرها امکان تولید دستگاههایی بسیار کوچک، ارزان و کممصرف را ایجاد کرده که میتوان از آنها در صنایع، تجهیزات هوشمند شهری، دستگاههای قابل حمل، بیمارستانها، آزمایشگاهها و حتی ابزارهای شخصی مانند ساعتهای هوشمند استفاده کرد.
در ایران با وجود توان علمی مناسب، هنوز شرکتهای نانویی به صورت تخصصی در حوزه نانوحسگرهای تشخیص آلودگی هوا فعالیت ندارند. با این حال برخی پژوهشهای دانشگاهی به توسعه نمونههای آزمایشگاهی منجر شده است؛ از جمله نانوحسگر تشخیص آلایندهها مبتنی بر خاصیت پیزوالکتریک معکوس در دانشگاه تبریز که قادر است گازها و ذرات معلق را در حد نانوگرم شناسایی کند. دستاوردهای دیگری نیز در این حوزه در داخل کشور ارائه شده که میتواند در مسیر تجاریسازی قرار گیرد.
با افزایش نیاز جهانی به پایش دقیق آلایندهها و گسترش فناوریهای هوشمند، انتظار میرود بازار نانوحسگرها تا سال ۲۰۲۴ به ارزش بیش از ۵.۵ میلیارد دلار رسیده باشد. دقت بالا، اندازه کوچک، مصرف انرژی پایین و قابلیت کار در غلظتهای بسیار کم، این حسگرها را به یکی از ستونهای اصلی مدیریت آلودگی هوا در دهه آینده تبدیل خواهد کرد. روندهای صنعتی و فناورانه نشان میدهد که نانومواد، بهویژه اکسیدهای فلزی نانوبلوری، نقش محوری در نسل آینده حسگرهای گاز خواهند داشت و توسعه آنها، مسیر تازهای برای ارتقای کیفیت هوای شهرها و صنایع فراهم خواهد کرد.