علي بشيري نژاد

Design an‎d Fabrication of a Liquid Crystal-Based Chemical Detection System

حسگرها به ‌عنوان ستون‌هاي اصلي فناوري‌هاي مدرن، نقشي تحول‌آفرين در تشخيص و پايش مواد شيميايي در حوزه‌هايي نظير پزشكي، صنايع غذايي و حفاظت محيط ‌زيست ايفا مي‌كنند. حسگرهاي نوري، با ويژگي‌هايي چون حساسيت بالا، طراحي ساده و امكان تشخيص غيرتماسي، به ابزاري كليدي براي توسعه روش‌هاي نوين حسگري تبديل شده‌اند. اين فناوري‌ها با ثبت تغييرات نوري ناشي از برهم‌كنش‌هاي شيميايي، راه‌حل‌هايي مقرون ‌به ‌صرفه و كارآمد ارائه مي‌دهند كه جايگزين روش‌هاي سنتي پيچيده مانند طيف‌سنجي جرمي يا كروماتوگرافي مي‌شوند. اين پژوهش با هدف طراحي و ارزيابي يك سامانه حسگري نوري مبتني بر كريستال مايع 4-سيانو-4ʹ-پنتيل‌بي‌فنيل (5CB) براي تشخيص و تمايز بين سديم كلرايد و اسيد لاكتيك انجام شد. اين سامانه با بهره‌گيري از خواص نوري منحصر به ‌فرد كريستال مايع، تغييرات رنگي و شدت نور را به ‌عنوان شاخصي از حضور و غلظت آناليت‌ها ثبت كرد و نوآوري آن در ارائه بستري ساده، حساس و چند منظوره براي تشخيص دو ماده با ماهيت‌هاي شيميايي متفاوت (يوني و مولكولي) بود. پژوهش از روش‌هاي متنوعي براي بررسي عملكرد سامانه استفاده كرد. تصاوير نوري با ميكروسكوپ مجهز به قطبشگرهاي متقاطع ثبت شدند تا الگوهاي رنگي وابسته به غلظت و زمان تحليل شوند. شدت‌هاي نوري در كانال‌هاي RGB و خاكستري استخراج و به ‌صورت كمي بررسي شدند، و توزيع آماري شدت‌ها در بازه‌هاي زماني مختلف ارزيابي شد. يافته‌ها نشان دادند كه سامانه الگوهاي رنگي متمايزي براي سديم كلرايد و اسيد لاكتيك توليد مي‌كند، كه با افزايش غلظت به‌ صورت گراديان تغيير مي‌كنند. تحليل آماري تأييد كرد كه برخي كانال‌هاي نوري حساسيت بيشتري در تمايز بين اين دو ماده دارند. پاسخ‌هاي نوري در مراحل اوليه با افزايش غلظت كاهش يافتند، اما پس از مدتي به ‌طور غيرمنتظره‌اي افزايش يافتند، كه نشان‌دهنده رفتار ديناميك كريستال مايع در برهم‌كنش با آناليت‌ها بود. بررسي‌هاي آماري پايداري بالاتر پاسخ‌ها به سديم كلرايد و حساسيت بيشتر به تغييرات زماني براي اسيد لاكتيك را نشان دادند. اين پژوهش توانايي سامانه در تشخيص انتخابي و كاليبراسيون غلظت را تأييد كرد و پتانسيل آن را براي كاربردهاي زيستي (مانند پايش متابوليت‌ها)، صنعتي (مانند كنترل كيفيت تخمير)، و محيط‌زيستي (مانند ارزيابي شوري آب) برجسته نمود. با وجود اين، رفتار زمان‌مند سامانه و محدوديت‌هاي آزمايشگاهي نشان‌دهنده نياز به بهينه‌سازي براي كاربردهاي عملي است. اين مطالعه با ارائه رويكردي نوين در حسگري نوري، پايه‌اي براي توسعه فناوري‌هاي پيشرفته‌تر فراهم كرد و بر ظرفيت كريستال‌هاي مايع به ‌عنوان پلتفرمي چندمنظوره تأكيد نمود.

حسگر نوري , كريستال مايع , 5CB , سديم كلرايد , اسيد لاكتيك , تشخيص شيميايي , تحليل RGB