நிகழ்நேர அதிவேக ஈரப்பதத்தை உணரும் ஒளியியல் உணரி

தென் அமெரிக்காவை பூர்வீகமாகக் கொண்ட ஹெர்குலஸ் வண்டு வெளிப்புற ஈரப்பதத்தின் அளவைப் பொறுத்து அதன் ஷெல் நிறத்தை மாற்றும் ஒரு அற்புதமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. ஏனென்றால், வண்டுகளின் ஓட்டின் உட்புறம் நுண்துளையான லேட்டிஸ் அமைப்பால் ஆனது. சில குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களுடன் ஒளி ஷெல்லைத் தாக்கும் போது, ​​அவை அவற்றைப் பிரதிபலித்து வெவ்வேறு வண்ணங்களைக் காட்டுகின்றன. இந்த அலைநீளங்கள் ஈரப்பதத்தைப் பொறுத்தது. ஈரப்பதத்தைப் பொறுத்து நிறத்தை மாற்றும் சமீபத்தில் முன்மொழியப்பட்ட உணரி வழக்கமான ஒளியியல் உணரிகளை விட 10,000 மடங்கு வேகத்தைக் கொண்டுள்ளது.

பேராசிரியர் ஜுன்சுக் ரோ (இரசாயனப் பொறியியல் துறை மற்றும் இயந்திரப் பொறியியல் துறை) தலைமையிலான ஒரு POSTECH ஆராய்ச்சிக் குழு மற்றும் Ph.D. ஆராய்ச்சியாளர்கள் Chunghwan Jung மற்றும் Jaehyuck Jang (ரசாயனப் பொறியியல் துறை), Sung-Hoon Hong மற்றும் Dr. Soo-Jung Kim (Electronics and Telecommunications Research Institute, ETRI) மற்றும் பேராசிரியர் யங் மின் சாங் (Gwangju Institute of Science and Technology, GIST) ஆகியோர் இணைந்து, அதிவேக ஈரப்பதத்துடன் பதிலளிக்கும் வண்ண அளவீட்டு உணரியை உருவாக்கியுள்ளது. ஆய்வின் கண்டுபிடிப்புகள் அறிவியல் முன்னேற்றங்களில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

எலக்ட்ரோ கார்டியோகிராம் (ECG-Electrocardiogram) மற்றும் காற்றின் தரத்தை அளவிடுவதற்கு ஒளி உணரிகள் ஏற்கனவே அன்றாட வாழ்வில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த சென்சார்கள் தங்கள் சூழலில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கண்டறிந்து அவற்றை டிஜிட்டல் சிக்னலாக மாற்ற ஒளி அலைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

ஒரு ஒழுங்கற்ற உலோக நானோ துகள்கள் அடுக்கு (சிட்டோசன் ஹைட்ரஜல்கள்) மற்றும் பிரதிபலிக்கும் அடி மூலக்கூறு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி உலோக-ஹைட்ரோஜெல்-உலோக அமைப்பைக் கொண்ட ஒளியியல் உணரி ஒன்றை ஆராய்ச்சி குழு உருவாக்கியது. வெளிப்புற ஈரப்பதம் மாறும்போது, ​​ஈரமான நிலையில் பெரிதாகி மீண்டும் வறண்ட நிலையில் சுருங்கும் சிட்டோசன்சோல் ஹைட்ரஜலின் சிறப்பியல்பு காரணமாக, உணரியின் அதிர்வெண் மாறுகிறது.

இந்த புதிய உணரி, வழக்கமான ஃபேப்ரி-பெரோட் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் அடிப்படையிலான ஒளியியல் உணரிகளை விட 10,000 மடங்கு அதிகமான வேகத்தைக் கொண்டுள்ளது. இந்த எதிர்வினை வேகமானது, ஈரப்பதத்தைப் பொறுத்து நிறங்களை மாற்றும் வண்டுகளின் ஷெல் போன்ற உணரியை உருவாக்கும் நானோ துகள்களுக்கு இடையே நுண்துளையை கொண்டுள்ளது.

“இந்த புதிய ஈரப்பதம் உணரி சிறப்பு வாய்ந்தது, இது நானோ பொருட்கள் மற்றும் நானோ கட்டமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்பட்டாலும் குறைந்த செலவில் உற்பத்தியை அளவிடுவதை அனுமதிக்கிறது” என்று ஆய்வுக்கு தலைமை தாங்கிய பேராசிரியர் ரோ விளக்குகிறார். “பாதுகாப்புக் குறியீடுகளில் ஈரப்பதத்தைப் பொறுத்துக்கொள்ளும் வண்ணப் பிக்சல்களை அறிமுகப்படுத்துவது, ஈரப்பதத்தை உணரும் மின்னணு சாதனங்கள், ரூபாய் நோட்டுகள், பாஸ்போர்ட்கள் மற்றும் அடையாள அட்டைகளுக்கான பாதுகாப்புக் குறிச்சொற்களை நோக்கிப் பயன்பாட்டை கொண்டுள்ளது.”

References:

• Jung, C., Kim, S. J., Jang, J., Ko, J. H., Kim, D., Ko, B., & Rho, J. (2022). Disordered-nanoparticle–based etalon for ultrafast humidity-responsive colorimetric sensors and anti-counterfeiting displays. Science advances, 8(10), eabm8598.
• Choi, S. J., Kim, I. D., & Park, H. J. (2022). 2D layered Mn and Ru oxide nanosheets for real-time breath humidity monitoring. Applied Surface Science, 573, 151481.
• Andrić, S., Tomašević-Ilić, T., Bošković, M. V., Sarajlić, M., Vasiljević-Radović, D., Smiljanić, M. M., & Spasenović, M. (2020). Ultrafast humidity sensor based on liquid phase exfoliated graphene. Nanotechnology, 32(2), 025505.
• An, H., Habib, T., Shah, S., Gao, H., Patel, A., Echols, I., & Lutkenhaus, J. L. (2019). Water sorption in MXene/polyelectrolyte multilayers for ultrafast humidity sensing. ACS Applied Nano Materials, 2(2), 948-955.
• Jiang, B., Bi, Z., Hao, Z., Yuan, Q., Feng, D., Zhou, K., & Zhao, J. (2019). Graphene oxide-deposited tilted fiber grating for ultrafast humidity sensing and human breath monitoring. Sensors and Actuators B: Chemical, 293, 336-341.