Sanjukta Mondal tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Ammonyak aşkarlanması üçün bioilhamlanmış triboelektrik damcı sensoru 1,4 saniyəlik sürətli cavab müddəti əldə etdi. Mənbə: Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68974-4

Çinin Quansi Universitetinin tədqiqatçıları ammonyakı rekord sürətlə 1,4 saniyə aşkarlayan yeni bir qaz sensoru hazırlayıblar. Sensorun dizaynı insan ağciyərlərindəki kiçik hava kisələri olan alveolların quruluşunu təqlid edir və mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirən triboelektrik nanogeneratora (TENG) əsaslanır. Sensor, içərisində hava qabarcığı olan kiçik su damlaları olan A-damcıları tərəfindən idarə olunan bir prosesdən istifadə edir. Bu damcılar, mövcud olduqda NH₃-u sürətlə tutmaq üçün ammonyakın suya olan meylindən istifadə edir.

Ammonyakla dolu bir damcı sensora düşəndə, onun mexaniki təsiri elektrik dövrəsini tamamlayır və mövcud ammonyak qaz sensorlarını aşan sürətlə dəqiq qaz ölçmələrinə çevrilən siqnallar yaradır.

Aşkarlama dəqiqliyini bir addım daha da artırmaq üçün komanda elektrik siqnallarını təhlil edən və onları zaman tezlikli görüntülərə çevirən süni intellekt modelini inteqrasiya etdi. Bu görüntülər üzərində təlim keçdikdən sonra sistem ammonyakı beş konsentrasiya səviyyəsinə (0-200 ppm) təsnif etdi və 98,4%-ə qədər aşkarlama dəqiqliyinə nail oldu.

Tapıntılar Nature Communications jurnalında dərc edilib .Sürətli reaksiya və sabit çıxışa malik ammonyak sensoru. Müəllif: Nat Commun (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68974-4

Ammonyak (NH₃) kənd təsərrüfatı, əczaçılıq və ümumiyyətlə sənaye üçün çox faydalı olsa da, rəngsiz, kəskin bir qazdır və son dərəcə korroziyalı və zəhərlidir. Bir insan 50 ppm-dən çox qaza məruz qalarsa, bu, ağciyərlərə ciddi ziyan vura bilər və həddindən artıq hallarda hətta ölümə də səbəb ola bilər.

Təhlükələrə baxmayaraq, hər il müxtəlif sənaye və insan fəaliyyətləri nəticəsində 182 milyon tondan çox bu zərərli qaz istehsal olunur və onun 80%-i nəticədə atmosferə yol tapır və bu da onu ətraf mühit və ictimai sağlamlıq probleminə çevirir. Bu rəngsiz qazı aşkar etməyin sürətli və etibarlı yolu həm insanların, həm də ətraf mühitin təhlükəsizliyini təmin etmək üçün vacibdir.

Ammonyakı aşkarlaya bilən sensorlar mövcud olsa da, onlar həqiqətən effektiv monitorinq alətləri kimi xidmət etmək üçün kifayət qədər sürətli deyillər. Bu gün istifadədə olan sensorların əksəriyyəti bərk vəziyyətdədir, yəni onlar səthlərində qaz molekullarını adsorbsiya etmək, kimyəvi rabitələr yaratmaq və sonra sensorun oxuma yaratmaq üçün səthdən ayrılmaq üçün bərk materiallara etibar edirlər. Bütün bu reaksiya dövrü cavab müddətində gecikmə yaradır və sızma və ya təsadüfi qaz yığılması zamanı vaxtında aşkarlanmanı təmin etmək üçün bu gecikmənin mümkün qədər qısa olması vacibdir.

Ammonyakı qabarcıqda tutmaq

Tədqiqatçılar ilham üçün biologiyaya müraciət etdilər və onu ağciyərlərin alveollarında – qaz mübadiləsi üçün ağciyərlərin əsas vahidləri olan kiçik sferik hava kisələrində tapdılar. Komanda, içərisində qabarcıq olan kiçik su damlaları olan hava boşluğu damlacıqlarını və ya A-damcılarını istehsal etmək üçün xüsusi ikiqat iynəli püskürtücüdən istifadə etdi və bu damlacıqlar ammonyak qazının sürətlə suya yayılmasına və suda həll olmasına imkan verir və bu mexanizm açıq şəkildə ağciyərlərin hava kisələrindən ilhamlanıb.

Yeni TENG sensoru dövrəni tamamlayan və damcı dəydikdə dərhal siqnal yaradan ikili elektrodlu mis qurğusundan istifadə edir. Bu halda, A-damcıları sensoru işə salan hərəkətli mühit kimi xidmət edirdi.

A-damcıları ammonyakı tutduqda, qaz su ilə reaksiyaya girərək ammonium və hidroksid ionları əmələ gətirir və bu da damcını yüksək keçiriciliyə malikdir. Damcı sensor səthinə dəydikcə dövrəni tamamlayır və ikili elektrod qurğusuna elektron partlaması göndərir. Lakin damcı yayıldıqca ammonyakın yaratdığı ionlar elektron axınına müdaxilə edir və elektrik çıxışını azaldan qoruyucu təsir yaradır.

Ammonyak konsentrasiyası nə qədər yüksəkdirsə, ekranlama bir o qədər güclüdür və elektrik siqnalı bir o qədər aşağı olur. Bu əlaqə iki saniyədən az müddətdə mövcud olan ammonyak miqdarını təyin etmək üçün istifadə olunur.

Xam elektrik siqnalı rəqəmsal siqnala çevrilir və real vaxt rejimində göstərilir. Daha sonra süni intellekt modeli bu siqnalları zaman tezlikli görüntülər kimi təhlil edir və ammonyak konsentrasiyası səviyyələrini 98,4% dəqiqliklə təsnif etmək üçün nümunələri müəyyən edir.

Bu bioilhamla hazırlanmış hidroelektrokimyəvi sensor, belə sürətli reaksiya müddətinə malik olduğundan, real həyatda istifadə üçün miqyaslandırıldıqdan sonra saysız-hesabsız ammonyakla əlaqəli hadisələrin qarşısını almaq potensialına malikdir.

Müəllifimiz Sanjukta Mondal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qabi Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Tao Liu və digərləri, Ammonyak monitorinqi üçün Bioinspired triboelektrik damcı sensoru, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68974-4

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

© 2026 Science X Network