Peneliti mengembangkan 'hidung elektronik' cetak on-chip
Engineering

Peneliti mengembangkan ‘hidung elektronik’ cetak on-chip


Papan matriks e-nose dengan delapan sensor. Kredit: Skoltech

Peneliti Skoltech dan kolega mereka dari Rusia dan Jerman telah merancang “hidung elektronik” cetak di chip yang berfungsi sebagai bukti konsep untuk jenis perangkat berbiaya rendah dan sensitif ini untuk digunakan dalam elektronik portabel dan perawatan kesehatan. Makalah itu diterbitkan di jurnal Antarmuka Material Terapan ACS.

Bidang Internet of Things (IoT) yang berkembang pesat dan diagnostik medis canggih memerlukan sistem analitik gas yang kecil, hemat biaya, bertenaga rendah namun cukup sensitif dan selektif seperti yang disebut “hidung elektronik”. Sistem ini dapat digunakan untuk diagnostik napas manusia non-invasif, seperti mendiagnosis penyakit paru obstruktif kronik (PPOK) dengan sistem sensor kompak yang juga dirancang di Skoltech. Beberapa dari sensor ini bekerja sangat mirip dengan hidung sebenarnya — katakanlah, milik Anda — dengan menggunakan serangkaian sensor untuk mendeteksi sinyal kompleks senyawa gas dengan lebih baik.

Salah satu pendekatan untuk membuat sensor ini adalah dengan teknologi manufaktur aditif, yang telah mencapai daya dan presisi yang cukup untuk dapat menghasilkan perangkat yang paling rumit. Ilmuwan penelitian senior Skoltech Fedor Fedorov, Profesor Albert Nasibulin, ilmuwan penelitian Dmitry Rupasov dan kolaborator mereka menciptakan “hidung elektronik” multisensor dengan mencetak film nanokristalin dari delapan oksida logam berbeda ke dalam chip multielektroda (mangan, cerium, zirkonium, seng, kromium) , kobalt, timah, dan titanium). Tim Skoltech mendapatkan ide untuk proyek ini.

“Untuk pekerjaan ini, kami menggunakan pencetakan mikroplotter dan tinta solusi sejati. Ada beberapa hal yang membuatnya berharga. Pertama, resolusi pencetakan dekat dengan jarak antara elektroda pada chip yang dioptimalkan untuk pengukuran yang lebih nyaman. Kami menunjukkan bahwa teknologi ini kompatibel. Kedua, kami berhasil menggunakan beberapa oksida berbeda yang memungkinkan lebih banyak sinyal ortogonal dari chip yang menghasilkan selektivitas yang lebih baik. Kami juga dapat berspekulasi bahwa teknologi ini dapat direproduksi dan mudah diterapkan di industri untuk mendapatkan chip dengan karakteristik serupa , dan itu sangat penting untuk industri ‘e-nose’, “jelas Fedorov.

Dalam percobaan berikutnya, perangkat ini dapat mengendus perbedaan antara uap alkohol yang berbeda (metanol, etanol, isopropanol, dan n-butanol), yang secara kimiawi sangat mirip dan sulit dibedakan, pada konsentrasi rendah di udara. Karena metanol sangat beracun, mendeteksinya dalam minuman dan membedakan antara metanol dan etanol bahkan dapat menyelamatkan nyawa. Untuk memproses data, tim menggunakan analisis diskriminan linier (LDA), algoritme pengenalan pola, tetapi algoritme pembelajaran mesin lain juga dapat digunakan untuk tugas ini.

Sejauh ini perangkat beroperasi pada suhu yang cukup tinggi yaitu 200-400 derajat Celcius, tetapi para peneliti percaya bahwa bahan kuasi-2-D baru seperti MXenes, graphene dan sebagainya dapat digunakan untuk meningkatkan sensitivitas array dan pada akhirnya memungkinkannya. untuk beroperasi pada suhu kamar. Tim akan terus bekerja ke arah ini, mengoptimalkan bahan yang digunakan untuk menurunkan konsumsi daya.


Nanokristal akan membantu mendeteksi metanol dan alkohol lainnya


Informasi lebih lanjut:
Fedor S. Fedorov dkk. Perpustakaan Kombinatorial On-Chip Cetakan Mikro dari Tinta Berasal dari Beberapa Oksida Logam sebagai Unit “Penciuman Elektronik”, Bahan & Antarmuka Terapan ACS (2020). DOI: 10.1021 / acsami.0c14055

Disediakan oleh Institut Sains dan Teknologi Skolkovo

Kutipan: Peneliti mengembangkan ‘hidung elektronik’ cetak on-chip (2021, 28 Januari) diambil 28 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-on-chip-electronic-nose.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HKG