Senzori i mjerenja – Nanosenzori

1.    Nanosenzori jučer i danas

Nanosenzori postoje od kada postoji i život na Zemlji. Naime rad većine osjetila živih bića temelji se na nekom procesu u nanosvijetu. Primjerice osjet njuha, pogotovo kod pasa, je najrazvijenije osjetilo u živih bica. Sadrži receptore čestica, tj. molekula u nanoskali što
omogućuje raspoznavanje različitih elemenata koji se sastoje tek od nekoliko molekula ili stanica. Razvojem nanoznanosti tehnologija je omogućila manipuliranje atomima i molekulama na nanoskali pa se pokušavalo (i još uvijek se pokušava) imitirati prirodu oko nas, pa tako večina ideja za što bismo koristili nanotehnologiju , crpimo iz prirode ne bismo li postigli efikasnost koju pronalazimo u prirodi.
Jedan od prvih umjetnih nanosenzora ostvaren je 1999 u Georgia Institute of Technology (SAD), a sastojala se od nanocjevčice na čiji kraj bi se postavila čestica, te bi se mjerili frekvencija titranja sa i bez čestice i na taj način bi se mogla mjeriti masa čestice. Postoje i različiti hemijski senzori koji uz pomoć nanocjevčice raspoznaju različite hemijske karakteristike gasova. Način rada hemijskih senzora se temelji na spomenutim nanocjevčicama koje su izrađene sa specifičnim šupljinama koje omogućuju prihvaćanje tačno određenih molekula pri čemu obasjana svjetlost na nanocjevčicu emitira različitu boju svjetlosti i na taj naćin možemo utvrditi prisutnost određenih molekula u nekom gasu (zraku).

2. Razvoj nanosenzora
Postoji nekoliko trenutno aktivnih metoda izrade nanosenzora. Razlikuju se po kompleksnosti izrade, pa samim time i cijeni, ali i mogućnostima primjene.

• Top down
• Bottom up
• Hemijska izgradnja

 
2.1. Top down
Izrada od vrha prema dnu se najviše koristi u industriji opčenito. Večina integriranih elektronickih krugova se izrađuje tom tehnologijom. Temelji se na korištenju početno većeg komada materijala koji se nekom od mehaničkih metoda smanjuje do željenih dimenzija te se uz pomoć litografije „upisuju“ vodovi i tranzistori. Senzori temeljeni na tom principu rade u mikro području, a u novije vrijeme sve više ulaze u nano područje uz pomoć nano materijala što omogučuje izgradnju nano senzora.

 
2.2. Bottom up
Izrada od dna prema vrhu temelji se na principu „samoizgradnje“ na razini atoma i molekula. Slaganjem željene komponente postavljanjem atoma na tačno određenu lokaciju u laboratorijskim uvjetima uz pomoć ATM-a čime možemo izgraditi po dimenzijama najmanje uređaje uz najmanji utrošak materijala. Bottom up princip rada je zasad još uvijek u istraživackoj fazi i nije prikladna za masovnu proizvodnju, te iziskuje vrlo visoka ulaganja zbog korištenja tehnologije visoke razine. Trenutna očekivanja od navedene tehnologije jest izgradnja početnih molekula koje će samostalno izgrađivati cijeli senzorski sistem.