سمینار عمومی هفتگی ۱۹ خرداد ۱۴۰5

عنوان: از حسگرهای مبتنی بر مواد دوبعدی تا حسگرهای خودمولد: مسیری در توسعه فناوری‌های حسگری نوین

سخنران: دکتر نسیم رفیعی

سه‌شنبه ۱۹ خرداد ۱۴۰۵، ساعت ۱۵، آمفی‌تئاتر دانشکده

چکیده:
رشد سریع فناوری‌هایی نظیر اینترنت اشیاء (IoT)، سامانه‌های پوشیدنی و پایش هوشمند سلامت، نیاز به توسعه حسگرهای دقیق، کم‌مصرف، انعطاف‌پذیر و مستقل از منابع انرژی خارجی را بیش از پیش نمایان ساخته است. این سخنرانی مروری بر مسیر پژوهشی اینجانب در طراحی و توسعه نسل‌های مختلف حسگرهای نوین، از حسگرهای مبتنی بر نانومواد دوبعدی تا سامانه‌های حسگری خودمولد، ارائه می‌دهد.

در نخستین مرحله از این مسیر پژوهشی، تمرکز بر بهینه‌سازی عملکرد حسگرهای زیستی و کنترل برهم‌کنش‌های سطحی در محیط‌های مایع قرار گرفت. در این راستا، با بهره‌گیری از روش‌هایی نظیر دی‌الکتروفورز (DEP) برای جداسازی ذرات زیستی و نیز غیرفعال‌سازی (Passivation) الکترودها به کمک لایه‌های عایق، کاهش نویز الکتریکی و جریان‌های پس‌زمینه حاصل شد که به بهبود حساسیت و پایداری حسگرهای زیستی انجامید.

در ادامه و در دوره دکتری، پژوهش‌ها بر توسعه حسگرهای گازی مبتنی بر مواد دوبعدی و هتروساختارهای نانومقیاس متمرکز شد. در این مرحله، با طراحی ساختارهای ترکیبی مبتنی بر TiS₃ و گرافن، امکان آشکارسازی انتخاب‌پذیر بخارات گازی در دمای اتاق فراهم شد. نتایج این مطالعات نشان داد که مهندسی فصل مشترک مواد دوبعدی و کنترل انتقال بار در ناحیه اتصال، نقش تعیین‌کننده‌ای در افزایش حساسیت، سرعت پاسخ و عملکرد حسگری ایفا می‌کند.

در مرحله بعد و طی فعالیت‌های پسادکتری، تمرکز پژوهش به سمت توسعه حسگرهای خودمولد (Self-powered Sensors) و سامانه‌های پایدار تأمین انرژی تغییر یافت. در این راستا، از پدیده‌های تریبوالکتریک و ترموالکتریک برای طراحی حسگرهایی استفاده شد که بدون وابستگی به باتری قادر به تولید انرژی موردنیاز خود هستند. طراحی نانوکامپوزیت‌های مهندسی‌شده برای سامانه‌های تریبوالکتریک و توسعه ژنراتورهای ترموالکتریک انعطاف‌پذیر با قابلیت برداشت انرژی از اختلاف دمای اندک بدن و محیط، بخشی از این پژوهش‌ها را تشکیل می‌دهد.

در مجموع، این مسیر پژوهشی چشم‌اندازی برای توسعه سامانه‌های حسگری هوشمند، انعطاف‌پذیر و خودکفا ارائه می‌کند که می‌توانند در نسل آینده فناوری‌های پوشیدنی، سلامت دیجیتال و پایش محیطی نقشی مؤثر ایفا کنند.