Kimyəvi maddələri sintez edərkən stasionar sensorlar reaktor sistemindən ətraflı məlumat toplaya və ötürə bilər. Fiziki olaraq quraşdırılmış sensorlar, çatmaq çətin olan ərazilərdən, xüsusən də uzun, dar borularda axan maye daxilində konsentrasiyaların xəritələşdirilməsinə gəldikdə öz məhdudiyyətlərinə çatır.

Sensorlar sənaye şəraitində reaktorun perimetrinə yerləşdirilə bilsə də , sensorların borunun mərkəzində dayandırılması axını pozar. Daxili qanaxmanı təyin etmək üçün bağırsaqlardakı kimyəvi konsentrasiyaların xəritələşdirilməsi kimi tibbi bir tətbiqdə implantasiya edilmiş sensorlar qeyri-mümkün olur.

Yeni çərçivə zamandan xəbərdar olan hissəciklər sensorlarının (TAPS) istifadəsini optimallaşdırır – sistemdə hərəkət edən və hədəf kimyəvi maddə ilə qarşılaşdıqda xatırlayan kiçik bir sensor – bu kəşf edilməmiş sahələrin xəritəsini çıxarmaq üçün.

Simulyasiyalar nümayiş etdirir ki, minlərlə buraxıldıqda, sensorlar əvvəllər əlçatmaz olan bu sistemlərin bütün konsentrasiya profilini birlikdə təsvir edə bilər. Michigan Universitetinin araşdırması AIChE Journal -da dərc olunub .

Kimya mühəndisliyi, makromolekulyar elm, mühəndislik və materialşünaslıq kafedrasının dosenti Albert Liu , “Biz burada göstəririk ki, hər bir sensor üçün əsas funksiyalar olsa belə, say gücü ilə birlikdə onlar birlikdə etmək çox çətin olan bir şeyə nail olurlar” dedi. UM-da mühəndislik və tədqiqatın müvafiq müəllifi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738664086&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-thousands-tiny-aware-sensors-chemical.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTYwIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiXV0sMF0.&dt=1738664086674&bpp=1&bdt=43&idt=27&shv=r20250130&mjsv=m202501280101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738662302%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738662302%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738662302%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8706487783326&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1759&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349947%2C31089716%2C42531706%2C95350549%2C95347432&oid=2&pvsid=641484864257679&tmod=1116721762&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=31

Yalnız təqribən 100 mikrometr (təxminən insan saçının eni) olan bu hissəcik ölçülü sensorlar axın modelini əhəmiyyətli dərəcədə pozmadan mayenin içində dayanacaq qədər kiçikdir və analiz üçün filtrasiya yolu ilə götürüləcək qədər böyükdür.

Sensor ölçüsü və sadəliyi həm də mahiyyətcə kiçilmiş kompüterlər olan ənənəvi inteqral sxemə əsaslanan sensorlarla müqayisədə xərcləri azaltmağa kömək edir. Milyonlarla bu sensorlar bir silikon vaflidə – diametri təxminən 12 düym və ya daha az olan diskdə istehsal edilə bilər.

Sensorlar bir sıra memristorlardan istifadə edərək vaxtı izləyir – elektrik müqavimətindən istifadə edərək məlumatı saxlayan elektrik komponentləri . Memristorlar, paralel dövrədə qurulduqda, analoq saat rolunu oynaya bilər. Taymeri işə saldıqdan sonra nərdivandakı hər bir memristor bir-bir məlum sürətlə söndürülür. Hədəf kimyəvi elementi sensordakı açarı çevirənə qədər saat tıqqıldayır və taymer bağlanır.

Alındıqdan sonra söndürülmüş memristorların sayı sensorun kimyəvi maddə ilə qarşılıqlı əlaqəsindən nə qədər vaxt keçdiyini göstərir.

“Bu, müvəqqəti məlumatı məkan məlumatına çevirmək üçün sadə bir mexanizmdir” dedi Liu.

Memristorlar bu tədqiqatın mövzusu olsa da, sistem dizaynı istənilən vaxta həssas aşkarlama metodunu əhatə edəcək qədər genişdir.

Modellər müəyyən etdi ki, sensorun işinə kimyəvi maddənin növü, konsentrasiya səviyyəsi, sistemin ölçüsü və sistemdən keçmə müddətinin uzunluğu kimi amillər güclü təsir göstərir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

“Bizim simulyasiyamız aydın şəkildə əks etdirdi ki, sensorlar ətraf mühitə uyğunlaşdırılmalıdır. Hər bir sistemdə sensorların optimal sayını və hədəf kimyəvi maddəni aşkar etmək üçün istifadə olunan hissetmə materialını dəyişən bir növ barmaq izi var” dedi doktorantı Metyu Manion. UM-da kimya mühəndisliyi və tədqiqatın ilk müəllifi.

Sistemlər arasındakı fərqləri həll etmək üçün tədqiqatçılar mühəndislərə hər bir unikal sistem üçün ən yaxşı sensorları dizayn etməyə kömək etmək üçün optimallaşdırma sxemi hazırladılar.

Texnologiya inkişaf etməyə davam etdikcə, tədqiqat qrupu kimyəvi konsentrasiyaları üç ölçüdə başa düşmək üçün daha çox məkan qətnaməsi əlavə etməyə ümid edir. Hal-hazırda, metod boru içərisində hərəkət edən mayenin vaxt həllini təklif edir – boru içərisində kimyəvi maddələrin konsentrasiya xəritəsini yaradır.

Minlərlə sensorun yerləşdirilməsi çərçivəsi sensor səviyyəsində kiçik təkmilləşdirmələrin kimyəvi konsentrasiyanın xəritələşdirilməsini sıçrayış və həddə yaxşılaşdıracağını təmin edir.

Kollektiv olaraq, sensorlar fövqəladə funksiyaları yerinə yetirirlər – mahiyyətcə, sistem hissələrinin cəmindən daha çox qabiliyyətlidir.

Tədqiqatçılar hissəciklərin bir-biri ilə əlaqə saxlamasına imkan verməklə sensorların kollektiv xassələrindən istifadə edə bilərlər.

“Bu araşdırmada ayrı-ayrı hissəciklər hələ bir-biri ilə əlaqə saxlamır. Bir çox fövqəladə davranış zərrəcikdən hissəciklərə əlaqəyə əsaslanır. Bunu əldə etdikdə, belə paylanmış hissəciklərə əsaslanan sistemlərin qeyri-xətti miqyası həqiqətən canlanır” dedi Liu.

Daha çox məlumat: Matthew Lee Manion et al, Hesablama baxımından məhdud, paylanmış sensor qovşaqları vasitəsilə müvəqqəti olaraq həll edilmiş konsentrasiya profili, AIChE Journal (2024). DOI: 10.1002/aic.18691

Michigan Universiteti Mühəndislik Kolleci tərəfindən təmin edilmişdir