تجزيه و تحليل حسگرهاي حساس مبتني بر نانولوله هاي كربني تك ديواره

Analysis on High Sensitive Single Walled Carbon Nanotube Based-Sensors

در اين پژوهش پس از معرفي و بررسي اجمالي نانولوله هاي كربني تك ديواره، به بيان تأثيرات و كاربرد فنّاوري نانو در بسط و گسترش حسگرهاي هوشمند پرداخته شد. با ذكر چند نمونه از كاربردهاي نانوفنّاوري و نانولوله¬ها در ساخت حسگرها و قطعات مهم الكترونيكي، اهميت و چگونگي تأثير اين علم در الكترونيك و حسگرهاي هوشمند را بيان كرديم. ازآنجايي‌كه كاربرد نانولوله¬هاي كربني در حسگرها داراي محدوديت-هايي است بابيان خواص الكترونيكي، مكانيكي، الكترومكانيكي نانولوله¬هاي كربني تك ديواره، پارامترهاي محدودكننده ساخت و طراحي حسگرها را بيان كرديم. بعد از بررسي چند نمونه از حسگرهاي گازي كه در آن‌ها از نانولوله كربني تك ديواره استفاده‌شده حساسيت حسگرها به ولتاژ ورودي و درنتيجه ارتباط آن‌ها با سيگنال¬هايي باقدرت تفكيك و گزينش پذيري بالا در حسگرها را مقايسه كرديم. سپس با معرفي و استفاده از نرم‌افزار سيلو اكو يك نمونه حسگر گازي بر پايه نانولوله كربني تك ديواره را شبيه‌سازي كرديم و نمودارهاي ولتاژ - جريان در اين حسگر را در شرايط متفاوت به دست آورديم. در اين شبيه‌سازي تشخيص، تبديل، تقويت سيگنال¬ها و ساير ويژگي حسگرها را به دست آورده رابطه¬ي مؤثر وابسته به نانولوله¬ها به‌منظور استخراج سيگنال¬هايي باقدرت تفكيك و گزينش پذيري بالا، سرعت پاسخ‌دهي بالا، عدم پاسخ‌دهي به عوامل مزاحم محيطي مانند دما و قدرت يوني محيط و... را به دست آورديم.

In this research, after introducing and reviewing single-wall carbon nanotubes, the effects and application of nanotechnology in the development of smart sensors were addressed. With a few examples of nanotechnology applications and nanotubes in the manufacture of electronic sensors and components, the significance and the implications of this science in electronics and smart sensors were expressed. Since the application of carbon nanotubes in sensors has limitations, we have expressed the electronic, mechanical, electromechanical properties of single-wall carbon nanotubes, limiting parameters, and the design of sensors. After examining several examples of gas sensors using single-wall carbon nanotubes, we compared the sensitivity of the sensors to the input voltage and, therefore, their relation to high-resolution signals and high selectivity signals in the sensors. Then, with the introduction and use of the Silvaco software, we simulated a single gaseous carbon nanotube gas sensor sample and obtained voltage-current graphs in this sensor under different conditions. In this simulation, the detection, conversion, amplification of signals and other characteristics of the sensors is obtained. The effective relationship between the nanotubes is to extract high-resolution and high selectivity signals, high response rates, non-response we obtain environmental perturbing factors such as temperature and ionic strength of the environment, and so on.