Detekcija različnih molekul v zraku zahteva poceni in za uporabo enostaven instrument. Trenutno so na razpolago drage in velike naprave, ki zahtevajo izobraženega operaterja, dolge merilne čase, veliko količino materiala za analizo, poleg tega je detekcija nezanesljiva. Meritve so težavne zato, ker je število izparjenih molekul zelo majhno (v razredu 10-9 – 10-14). Molekularna detekcija bazira na adsorbciji ciljnih molekul na receptorske plasti na površini senzorjev. Pokritost površine senzorja je odvisna od parnega tlaka snovi, temperature in maskiranja z drugimi molekulami. Ciljne molekule so običajno zelo majhne, pokritost senzorja je majhna zato so signali iz senzorjev zelo šibki; detekcija je izjemno zahtevna.
Pred kratkim smo demonstrirali, da je možna detekcija par eksplozivov v majhni koncentraciji z uporabo diferencialnega COMB kapacitivnega senzorja, ki je polovično kemijsko modificiran. Realiziran senzorski sistem je izjemno občutljiv (občutljivost 0.3aF – je med najobčutljivejšimi na svetu) in uporablja nizko-šumno CMOS elektronsko vezje. Sistem je robusten, neobčutljiv na mehanske in temperaturne vplive iz okolja in ima velik potencial.
Trenutno se trudimo izboljšati občutljivost za dva velikostna razreda, kar pomeni da bo možno zaznati kapacitivno spremembo v razredu 10 zF (10-21 F). Iščemo tudi rešitve za povečanje kemijske selektivnosti in zanesljivosti zaznavanja, kar nameravamo storiti z realizacijo polja različno funkcionaliziranih senzorjev in tako posnemati pasji vohalni organ; trenutno izvajamo meritve na štirih različno modificiranih senzorjih. Adsorbcije različnih molekul so različne na drugače funkcionaliziranih površinah zato predvidevamo, da bomo dobili različne »prstne odtise« odzivov na polju različno modificiranih senzorjev za vsako vrsto ciljnih molekul.
Rezultati
V članku objavljenem v reviji IEEE Sensors smo pred kratkim objavili rezultate meritev občutljivosti enega kapacitivnega senzorja na pare TNT in RDX, kjer dosegamo detekcijski nivo 3 molekule TNT in 0.3 molekule RDX na 10+12 molekul nosilnega plina. Ta rezultat je eden najboljših objavljenih za to vrsto detekcije. Trenutno nadaljujemo z delom s ciljem povečati občutljivost za 2 velikostna razreda ter izboljšati selektivnost.
Področja uporabe
medicina, varnost, vojska, kontrola okolja, prehranska proizvodnja, znanost, itd.