Ин таҳқиқот композити чандири Ag NPs/PDMS-ро таҳия мекунад, ки бо ҷойгир кардани нанозарраҳои нуқра рӯи полидиметилсилоксани ковок ҳам ошкорсозии кимиёвии сатҳи изиро тавассути парокандашавии тақвиятёфтаи Рамани рӯизаминӣ ва ҳам ошкорсозии барқии вобаста ба фишор анҷом дода метавонад. PDMS-и ковок бо истифода аз поливинилпирролидон ҳамчун моддаи ташаккулдиҳандаи сӯрохҳо омода шудааст; ионҳои нуқра ба сохтори ковок ворид карда шуда, бо борогидриди натрий дар ҷояш барқарор ва ба нанозарраҳои нуқра табдил дода шудаанд. Баландтарин сигнали SERS дар зерқабате ба даст омадааст, ки дар он 0,9 g PVP истифода шуда, се даври боркунии нуқра татбиқ гардидааст. Композити оптимизатсияшуда барои thiram ба ҳадди ошкорсозии 10^-10 mol/L расидааст; аммо натиҷаҳо ба маҳлулҳои моделӣ дар шароити лабораторӣ асос ёфта, дар намунаҳои воқеии ғизоӣ, муҳити зист ё биологӣ тасдиқи миқдорӣ пешниҳод намекунанд.

Инҳирофҳои стандартии нисбии қуллаҳои thiram дар 1381 ва 1510 cm^-1, ки дар 20 нуқтаи гуногуни зерқабат чен шудаанд, мутаносибан %8,7 ва %6,3 ҳисоб карда шудаанд. Муқоиса бо понздаҳ зерқабати мустақил байни партияҳои истеҳсолӣ сигналҳои монанди Raman-ро нишон додааст. Композит дар доираи pH 2-14, дар ҳузури намакҳои гуногуни ғайриорганикӣ, баъд аз тозакунии ултрасадоӣ ва дар панҷ даври адсорбсия-тозакунӣ фаъолияти SERS-и худро нигоҳ доштааст. Бо вуҷуди ин, дар таҳқиқот барқарорёбии таҳлилӣ, муодилаи калибровкаи хаттӣ, коэффисиенти интихобият ё муқоиса бо усули стандартии истинодӣ пешниҳод нашудааст.

Сохтори ковоки Ag NPs/PDMS инчунин ба сенсори пьезорезистивии фишор табдил дода шудааст, зеро шабакаи гузаронандаи нанозарраҳои нуқра зери фишор аз нав ташкил мешавад. Ҳангоми татбиқи фишор майдони тамоси байни нанозарраҳо ва роҳҳои параллелии гузаронандагӣ зиёд шуда, ҷараёни барқ афзудааст; баъди бардоштани бор ҷараён ба сатҳи ибтидоӣ баргаштааст. Вақте сенсор рӯи буғуми ангушт ҷойгир карда шуд, ҳаракатҳои бузургтари хамшавӣ тағйироти бештари ҷараёнро ба вуҷуд оварданд. Аммо азбаски ҳассосияти фишор, диапазони фишори корӣ, вақти ҷавоб, ҳадди ошкорсозӣ ва нисбати гистерезис ба таври миқдорӣ гузориш нашудаанд, муқоисаи миқдории дастгоҳ бо сенсорҳои тиҷоратии фишор имконнопазир аст.

Аз нигоҳи Туркия, ин таҳқиқот барои скрининги босуръати боқимондаҳои кишоварзӣ, сенсорҳои кимиёвии чандир, системаҳои пӯшидашавандаи ошкорсозии ҳаракат ва маводи сенсории бисёрвазифаи арзон равиши истеҳсолии арзандаи таҳқиқро пешниҳод мекунад. Бо вуҷуди ин, натиҷаи ошкорсозии thiram бевосита дар намунаҳои мева, сабзавот, хок ё об тасдиқ нашудааст. Барои татбиқ дар Туркия озмоишҳои барқарорёбӣ дар сатҳҳои маҳсулоти маҳаллӣ ва матритсаҳои воқеии намуна, санҷишҳои интихобият бо пестисидҳои гуногун, тасдиқ бо дастгоҳҳои сайёри Raman ва калибровкаи боэътимоди фишор заруранд.

Масъалаи асосии таҳқиқот чист?

Парокандашавии тақвиятёфтаи Рамани рӯизаминӣ усули пуриқтидори таҳлилӣ аст, ки метавонад молекулаҳои миқдорашон бисёр камро аз рӯи спектрҳои хоси ларзишии онҳо шиносад. Ҳассосияти усул ба минтақаҳои майдони пуршиддати электромагнитӣ вобаста аст, ки дар фосилаҳои бисёр хурди байни наносохторҳои металлӣ ба вуҷуд меоянд. Ин минтақаҳо дар адабиёт ва дар таҳқиқот “нуқтаҳои гарм” номида мешаванд.

Қисми зиёди зерқабатҳои анъанавии SERS рӯи маводи сахт, аз қабили кремний ё шиша, истеҳсол мешаванд. Зерқабатҳои сахт метавонанд аз ҷиҳати оптикӣ устувор бошанд; аммо мутобиқ шудан ба сатҳҳои каҷ, ҳаракаткунанда ё номунтазам барои онҳо душвор аст. Ин ҳолат барои ченкунии дар маҳал, ошкорсозии сайёр ва системаҳои пӯшидашаванда маҳдудият ба вуҷуд меорад.

Ҳадафи асосии таҳқиқот якҷо кардани нанозарраҳои нуқра, ки метавонанд нуқтаҳои гарми электромагнитии зичии баланд ташкил кунанд, бо матритсаи чандир ва ковоки PDMS мебошад. Таҳқиқгарон санҷидаанд, ки оё ҳамин композит метавонад ду вазифаи гуногунро иҷро кунад:

• Ошкорсозии моддаи кимиёвии сатҳи изӣ, ба мисли thiram, бо усули SERS
• Пайгирии фишор ва деформатсияҳои механикӣ тавассути тағйирёбии ҷараёни барқ

SERS чист ва чаро нанозарраҳои нуқра истифода мешаванд?

Парокандашавии Raman равандест, ки дар он қисми бисёр хурди нуре, ки ба молекула фиристода мешавад, аз сабаби ларзишҳои молекулавӣ бо энергияи дигар бозпас пароканда мешавад. Азбаски сохтори пайвандҳои ҳар як молекула гуногун аст, мавқеи қуллаҳо дар спектри Raman метавонад ҳамчун изи ангушти кимиёвӣ истифода шавад. Парокандашавии муқаррарии Raman одатан заиф аст ва ошкор кардани молекулаҳо дар консентратсияҳои паст душвор мешавад.

Ҳангоми таъсири мутақобилаи нанозарраҳои нуқра бо рӯшноӣ электронҳои гузаронанда метавонанд ба таври дастаҷамъӣ ларзиш кунанд. Ин падида, ки резонанси локализатсияшудаи плазмони рӯизаминӣ номида мешавад, махсусан дар фосилаҳои наноскопии байни нанозарраҳои ба ҳам наздик майдони электромагнитиро пурқувват мекунад. Агар молекулаи ҳадаф ба яке аз чунин нуқтаҳои гарм ҷойгир шавад, сигнали Raman метавонад ба таври назаррас тақвият ёбад.

Сабаби асосии интихоби нуқра дар таҳқиқот фаъолияти пурқуввати плазмонии SERS-и он аст. Аммо сатҳҳои нуқра метавонанд дар ҳавои муҳит оксид шаванд. Воқеан, дар озмоиши нигоҳдории 30-рӯза шиддати Raman-и зерқабатҳои дар ҳавои муҳит нигоҳдошташуда бо гузашти вақт коҳиш ёфтааст ва таҳқиқгарон ин коҳишро ба ташаккули қабати оксиди нуқра дар сатҳ нисбат додаанд.

Вазифаи сохтори ковоки PDMS чист?

PDMS полимери силиконӣ мебошад, ки ба сабаби шаффофият, чандирӣ, осонии шаклдиҳӣ ва мутобиқати механикӣ дар сенсорҳои чандир васеъ истифода мешавад. Бо вуҷуди ин, сатҳи ҳамвор ва суфтаи PDMS худ аз худ шумораи зиёди нуқтаҳои гарми SERS-ро ба вуҷуд намеорад.

Дар таҳқиқот PVP ҳамчун моддаи ташаккулдиҳандаи сӯрохҳо истифода шудааст. Бо зиёд шудани миқдори PVP, сатҳи PDMS аз сохтори ҳамвору шаффоф ба сохтори тирар, ковоктар ва ноҳамвортар табдил ёфтааст. Сӯрохҳо барои таъмин кардани се бартарии асосӣ пешбинӣ шудаанд:

• Афзоиши майдони сатҳе, ки нанозарраҳои нуқра метавонанд ба он часпанд
• Осон кардани нигоҳдорӣ ва тамаркузи молекулаҳои ҳадаф дар наздикии сатҳ
• Ташкили шумораи бештари нуқтаҳои гарми электромагнитӣ байни нанозарраҳои ҳамсоя

Аммо зиёд шудани сӯрохҳо ҳамеша сигнали баландтари SERS ба вуҷуд наовардааст. Вақте миқдори PVP то 0,9 g зиёд карда шуд, сигнал афзуд, аммо болотар аз ин қимат коҳиш ёфт. Таҳқиқгарон ин натиҷаро бо он шарҳ медиҳанд, ки сӯрохҳои аз ҳад чуқур молекулаҳои thiram-ро берун аз сатҳи фокалии микроскопи Raman нигоҳ медоранд.

Композит чӣ гуна истеҳсол шудааст?

Раванди истеҳсол аз се марҳилаи асосӣ иборат аст.

Омода кардани плёнкаи ковоки PDMS

Миқдорҳои гуногуни PVP бо 2 g пешполимери PDMS сахт омехта карда шудаанд. Моддаи сахткунанда илова шуда, нисбати массаи пешполимер ба моддаи сахткунанда 10:1 нигоҳ дошта шудааст. Омехта зери вакуум дегазатсия шуда, ба қолаб рехта ва дар 100 °C барои 30 дақиқа сахт карда шудааст.

Дар схемаи истеҳсолии таҳқиқот нишон дода мешавад, ки плёнкаи сахтшуда дар моеъ нигоҳ дошта шуда, PVP хориҷ карда шудааст. Аммо моеъи истифодашуда барои кушодани сӯрохҳо, вақти нигоҳдорӣ, ҳарорат ва шумораи шустанҳо дар матни усул шарҳ дода нашудаанд. Ин камбудӣ такрори айнании истеҳсолро дар лабораторияи дигар душвор мегардонад.

Импрегнатсияи ионҳои нуқра ва барқарорсозии онҳо

Плёнкаи ковоки PDMS дар ҳарорати хонагӣ ба маҳлули 0,1 mol/L AgNO₃ барои 24 соат ғӯтонда шудааст. Дар ин муддат паҳншавии ионҳои Ag⁺ ба дохили сохтори ковок ҳадаф қарор гирифтааст. Сипас плёнка ба маҳлули 0,1 mol/L NaBH₄ гузаронида шудааст. NaBH₄, ки моддаи пурқуввати барқароркунанда аст, ионҳои нуқраи ба сатҳ ва сӯрохҳои PDMS часпидаро ба нанозарраҳои нуқраи металлӣ табдил додааст.

Барои зиёд кардани зичии нанозарраҳои нуқра, раванди импрегнатсияи AgNO₃ ва барқарорсозии NaBH₄ чанд маротиба такрор шудааст. Баландтарин сигнали SERS дар се даври боркунӣ ба даст омадааст.

Сохтани сенсори фишор

Композити ковоки Ag NPs/PDMS ҳамчун унсури фаъоли ҳискунанда истифода шудааст. Ба сатҳҳои болоӣ ва поёнии плёнка тавассути хамираи гузаронандаи нуқра симҳои мисии чандир пайваст карда шудаанд. Бо ин роҳ тағйирёбии гузаронандагии барқӣ, ки аз фишори механикӣ ба вуҷуд меояд, қобили ченкунӣ шудааст.

Тасвирҳои микроскопӣ чиро нишон медиҳанд?

Тасвирҳои FE-SEM дар саҳифаи 16-уми таҳқиқот се сохтори гуногуни сатҳро муқоиса мекунанд. Тасвири PDMS-и холис дар миқёси тақрибан 1 µm сатҳи ҳамвор ва якхеларо нишон медиҳад. Дар тасвири PDMS-и ковок дар миқёси тақрибан 100 µm сӯрохҳои номунтазами андоза ва умқи гуногун дида мешаванд. Дар тасвири композити Ag NPs/PDMS бошад, дар миқёси тақрибан 2 µm гурӯҳҳои дурахшони нанозарраҳои нуқра, ки сатҳро зич пӯшонидаанд, ҷудо намоёнанд.

Дар аксҳои оптикӣ дида мешавад, ки плёнкаи PDMS-и холис шаффофтар, плёнкаи ковок сафедтоб ва плёнкаи бо Ag NPs пӯшидашуда намуди хокистарӣ-металлӣ дорад. Композит дар шакли плёнкаи чандире мебошад, ки онро бо пинсети борик нигоҳ доштан мумкин аст.

Мувофиқи шарҳи тасвирҳои иловагии SEM вобаста ба даврҳои боркунии нуқра, дар даври якум ё дуюм нанозарраҳо пароканда ҷойгир шудаанд, дар се давр сатҳ қариб пурра пӯшида шудааст ва дар даврҳои бештар агломератсияи намоёни зарраҳо ба вуҷуд омадааст.

Чаро миқдори PVP 0,9 g интихоб шудааст?

Барои муайян кардани таъсири миқдори PVP ба сигнали SERS, зерқабатҳо барои ду соат ба маҳлули 10^-5 mol/L thiram ғӯтонда шудаанд. Спектрҳои Raman бо афзоиши миқдори PVP аввал пурқувват шуда, дар 0,9 g ба сатҳи баландтарин расида ва дар миқдорҳои бештар заиф шудаанд.

Дар миқдорҳои PVP аз 0,9 g камтар шумораи сӯрохҳои сатҳӣ ва нуқтаҳои гарми нанозарраҳои нуқра маҳдудтар аст. Болотар аз 0,9 g бошад, пешниҳод мешавад, ки сӯрохҳо амиқтар шуда, молекулаҳои ҳадаф метавонанд берун аз сатҳи фокус бимонанд. Аз ин рӯ, қимати оптималӣ на шумораи максималии сӯрохҳоро, балки тавозуни нуқтаҳои гарми дастрасро, ки ба ченкунии Raman самаранок саҳм мегузоранд, ифода мекунад.

Чаро се даври боркунии нуқра натиҷаи беҳтарин дод?

Бо зиёд шудани даврҳои боркунии нуқра шумораи нанозарраҳо ва дараҷаи пӯшиши сатҳи PDMS зиёд шудааст. Дар як ва ду давр зарраҳои рӯизаминӣ нисбатан кам буданд. Дар даври сеюм байни зарраҳо шумораи зиёди фосилаҳои хурд ба вуҷуд омада, шиддати қуллаи thiram дар 1381 cm^-1 ба сатҳи баландтарин расидааст.

Гарчанде дар зиёда аз се давр дар сатҳ нуқраи бештар мавҷуд буд, сигнали SERS коҳиш ёфт. Ин бо он шарҳ дода шудааст, ки зарраҳо ба гурӯҳҳои калон муттаҳид шуда, тақсимоти фосилаҳои самараноки наноскопӣ халалдор мегардад. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки барои SERS на танҳо миқдори металл, балки масофа ва тартиби байни зарраҳо низ муайянкунанда мебошанд.

Thiram то кадом сатҳ ошкор шудааст?

Зерқабатҳои оптимизатсияшудаи ковоки Ag NPs/PDMS барои ду соат ба маҳлулҳои thiram аз 10^-3 то 10^-10 mol/L ғӯтонда шуда, баъди хушккунӣ дар ҳарорати хонагӣ чен шудаанд. Бо кам шудани консентратсия шиддати қуллаҳои Raman тадриҷан коҳиш ёфт. Бо вуҷуди ин, гузориш шудааст, ки қуллаҳои хоси thiram дар сатҳи 10^-10 mol/L ҳанӯз фарқшаванда буданд.

Ин қимат ҳадди таҷрибавии ошкорсозии дар таҳқиқот гузоришшуда мебошад. Аммо маълумоти зерин пешниҳод нашудаанд:

• Миёна ва инҳирофи стандартии сигнали намунаи холӣ
• Усули ҳисобкунии омории ҳадди ошкорсозӣ
• Муодилаи хатти калибровка ва қимати R²
• Ҳадди муайянкунии миқдорӣ
• Шумораи такрорҳои мустақил дар ҳар консентратсия
• Меъёри барқарорёбӣ дар намунаҳои воқеӣ

Аз ин рӯ, қимати 10^-10 mol/L бояд ҳамчун пасттарин консентратсияи санҷишӣ хонда шавад, ки таҳқиқот онро аз ҷиҳати спектралӣ фарқшаванда гузориш кардааст.

Якхелагии сигнал чӣ гуна арзёбӣ шудааст?

Аз 20 нуқтаи тасодуфан интихобшудаи як зерқабат спектрҳои Raman гирифта шудаанд. Дар қуллаи 1381 cm^-1-и thiram инҳирофи стандартии нисбӣ %8,7 ва дар қуллаи 1510 cm^-1 %6,3 муайян шудааст. Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки тағйирёбии сигнал байни нуқтаҳои интихобшуда аз %10 кам аст.

Такроршавандагӣ байни партияҳои истеҳсолӣ бо 15 зерқабати композитии мустақилона омодашуда арзёбӣ шудааст. Дар графикҳо дида мешавад, ки шиддати ду қуллаи хос байни зерқабатҳо дар диапазони монанд боқӣ мондааст. Бо вуҷуди ин, барои ин таҷриба қимати умумии RSD дар матн ба таври миқдорӣ дода нашудааст.

Устувории нигоҳдорӣ чӣ гуна аст?

Зерқабатҳои аз як партия омодашуда дар шароити атмосфераи назоратшаванда ва ҳавои муҳит 30 рӯз нигоҳ дошта шуда, кори SERS ҳар 10 рӯз як маротиба чен шудааст.

Шиддати қуллаҳои 1381 ва 1510 cm^-1 дар намунаҳои дар атмосфераи назоратшаванда нигоҳдошташуда дар давоми 30 рӯз нисбатан устувор боқӣ мондааст. Дар намунаҳои дар ҳавои муҳит нигоҳдошташуда бошад, сигнали Raman мунтазам коҳиш ёфтааст. Таҳқиқгарон инро ба ташаккули қабати оксид дар сатҳи нанозарраҳои нуқра вобаста кардаанд.

Гарчанде дар графикҳои ҳавои муҳит нисбат ба сигнали ибтидоӣ коҳиши назаррас дида мешавад, таҳқиқот ин талафотро ҳамчун “устувории қобили қабул” шарҳ медиҳад. Азбаски барои қобили қабул будан остонаи пешакӣ муайяншудаи иҷроиш дода нашудааст, ин ибора арзёбии сифатӣ мебошад.

Оё моддаҳои халалрасон ба сигнали thiram таъсир карданд?

NaCl, CaCl₂, FeSO₄ ва K₂CO₃ ба маҳлули 10^-5 mol/L thiram бо массаҳои баробар илова шудаанд. Баъди якхела кардани омехтаҳо бо ултрасадо, зерқабатҳо барои ду соат дар маҳлулҳо нигоҳ дошта шудаанд.

Мавқеъ ва шиддати қуллаҳои 1381 ва 1510 cm^-1 дар ҳузури чор намак ба таври асосӣ нигоҳ дошта шудаанд. Тағйироте, ки дар графикҳо бо хатҳои хато нишон дода шудаанд, маҳдуд мебошанд. Ин таҷриба нишон медиҳад, ки зерқабат нисбат ба чор намаки интихобшудаи ғайриорганикӣ устувор аст.

Аммо таҳқиқот бо пестисидҳои дигар, пайвастҳои органикӣ, пигментҳо, равғанҳо, сафедаҳо ё ҷузъҳои матритсаи воқеии ғизоӣ озмоиши интихобияти салибӣ анҷом надодааст. Аз ин рӯ, далели интихобияти умумӣ ва махсус ба молекула пешниҳод намешавад.

Тобоварӣ ба pH чӣ гуна санҷида шудааст?

Дар таҳқиқот гуфта мешавад, ки ба 10 mL маҳлули 10^-5 mol/L thiram 1 mL этаноле илова шудааст, ки ба қиматҳои гуногуни pH танзим карда шудааст. Зерқабатҳо дар ин омехтаҳо барои ду соат нигоҳ дошта шудаанд. Гузориш шудааст, ки қуллаҳои хоси thiram дар шароити pH 2, 4, 6, 8, 10, 12 ва 14 нигоҳ дошта шудаанд.

Дар манбаъ ибораи “этанол бо қиматҳои гуногуни pH” истифода шудааст; аммо барои танзими pH кадом кислота ё асос истифода шудааст, pH воқеии маҳлули ниҳоӣ чӣ гуна чен шудааст ва таъсири нисбати этанол-об чӣ гуна аст, шарҳ дода нашудааст. Аз ин рӯ, таҷриба намоиши ибтидоии мусбат оид ба тобоварӣ дар доираи васеи pH пешниҳод мекунад, вале протоколи муфассали устувории кимиёвиро намедиҳад.

Оё тозакунии ултрасадоӣ зерқабатро вайрон кардааст?

Зерқабатҳои бо thiram боршуда дар оби деионизатсияшуда барои 2, 4, 6, 8 ва 10 дақиқа ба коркарди ултрасадоӣ дучор карда шудаанд. Дар ченкунии аввал гузориш шудааст, ки сигналҳои thiram пурра аз байн рафтанд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки тозакунӣ thiram-и адсорбсияшударо хориҷ кардааст.

Вақте ҳамон зерқабатҳо дубора ба маҳлули thiram ғӯтонда шуданд, қуллаҳои хоси Raman аз нав пайдо шуданд. Шиддати қуллаҳо баъди вақтҳои гуногуни ултрасадо ба ҳам наздик боқӣ монд. Таҳқиқгарон ин натиҷаро ҳамчун далели он арзёбӣ карданд, ки нанозарраҳои нуқра ба сатҳи PDMS пайванди механикии кофӣ доранд.

Дар таҳқиқот миқдори нуқраи баъди ултрасадо аз сатҳ ҷудошуда, талафоти нанозарраҳо ё консентратсияи нуқраи ба маҳлул гузашта чен нашудааст. Аз ин рӯ, устувории механикӣ ба таври ғайримустақим аз рӯи нигоҳдории фаъолияти Raman арзёбӣ шудааст.

Оё зерқабат дубора истифода шудааст?

Зерқабати композитӣ ба панҷ даври пайдарпайи адсорбсия ва тозакунӣ дучор карда шудааст. Дар ҳар давр намуна барои ду соат ба маҳлули 10^-5 mol/L thiram ғӯтонда, бо оби деионизатсияшуда тоза ва дубора истифода шудааст.

Шиддати қуллаҳои 1381 ва 1510 cm^-1 дар давоми панҷ давр нисбатан устувор боқӣ мондааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки фаъолияти SERS дар шумораи маҳдуди истифодаи такрорӣ нигоҳ дошта мешавад. Кори баъди панҷ давр ё муҳлати истифодаи дарозтар омӯхта нашудааст.

Хамшавӣ ба кори SERS чӣ гуна таъсир кардааст?

Композити бо thiram боршуда бо кунҷи 90° 100 маротиба хам карда шуда, ҳар 10 давр сигнали Raman чен шудааст. Дар графики шаршаравӣ сохтори хоси спектралӣ дар ҳамаи даврҳо дида шуданро идома медиҳад.

Бо вуҷуди ин, графики хаттии қуллаи 1381 cm^-1 баъди даврҳои аввал коҳиши назарраси шиддатро нишон медиҳад. Сигнал пурра аз байн нарафта ва дар даврҳои баъдӣ нисбатан устувор шудааст; аммо тафсири қавии “фаъолияти баланди SERS комилан бетағйир нигоҳ дошта шуд” коҳиши ибтидоиро, ки дар график дида мешавад, пурра инъикос намекунад.

Аз ин рӯ, натиҷаро метавон чунин шарҳ дод, ки баъди 100 даври хамшавӣ вазифаи ошкорсозӣ идома ёфт; набояд чунин тафсир кард, ки шиддати сигнал умуман тағйир наёфтааст.

Механизми кори сенсори фишор чист?

Дар композити ковок нанозарраҳои нуқра шабакаи гузаронандаеро ташкил мекунанд, ки баъзеашон ба ҳам тамос доранд ва баъзеашон бо фосилаҳои хурд аз ҳам ҷудо шудаанд. Ҳангоми татбиқи фишор сӯрохҳои PDMS фишурда мешаванд, нанозарраҳои ҳамсояи нуқра ба ҳам наздик мешаванд ва майдони тамос зиёд мешавад.

Тамосҳои нав барои ҷараёни барқ роҳҳои иловагии параллелии гузаронандагӣ ташкил мекунанд. Муқовимати умумии шабака кам шуда, ҷараёни ченшуда зиёд мешавад. Ҳангоми бардоштани фишор сохтори чандири PDMS ба шакли пешина бармегардад, қисми тамосҳо ҷудо мешавад ва ҷараён ба сатҳи ибтидоӣ наздик мешавад.

Баъди дараҷаи муайяни фишурдашавӣ зичии тамосҳо дар шабака ба сершавӣ наздик мешавад. Дар ин марҳила, азбаски фишори иловагӣ роҳи нави гузаронандагӣ ба вуҷуд намеорад, афзоиши гузаронандагӣ маҳдуд мешавад.

Графики боркунӣ ва холӣ кардани фишор чиро нишон медиҳад?

Дар як даври боркунӣ-холӣ ҷараён бо фишор аз тақрибан чанд микроампер то беш аз 20 микроампер афзуда, баъди бардоштани бор боз ба сатҳи паст баргаштааст. График нишон медиҳад, ки сенсор ба фишоре, ки бо ангушти инсон татбиқ шудааст, ҷавоб медиҳад.

Дар даврҳои пайдарпайи фишурдашавӣ қиматҳои шабеҳи қулла ва поёни ҷараён ба даст омадаанд. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки ҷавоби барқӣ ҳангоми боркунии такрорӣ бозтавлидшаванда аст. Аммо азбаски қимати бор дар график бо Нютон ё паскал дода нашудааст, сохтани калибровкаи ҷараён-фишор имконнопазир аст.

Оё намӣ ва ҳарорат ба сенсор таъсир кардаанд?

Ҷараёнҳои барқии дар муҳити хушк ва нам ченшуда ба ҳам бисёр наздик буданд. Таҳқиқот ин натиҷаро ҳамчун ҳассосияти пасти сенсор ба намии муҳит шарҳ медиҳад. Намии нисбии муҳитҳо ё протоколи намноккунӣ пешниҳод нашудааст.

Озмоиши ҳарорат шароити 20, 30, 40, 50, 60, 70 ва 80 °C-ро дар бар мегирад. Дар графикҳо дида мешавад, ки сатҳи ҷараён дар ин диапазон ба таври маҳдуд тағйир ёфтааст. Вақти интизорӣ дар ҳар ҳарорат, шумораи даврҳои гармӣ ва номуайянии ченкунӣ муфассал шарҳ дода нашудаанд.

Тобоварӣ ба хамкунӣ, тобдиҳӣ ва кашиш чӣ гуна арзёбӣ шудааст?

Дар Расми 8 қиматҳои ҷараёни сенсор ҳангоми хамкунӣ, тобдиҳӣ ва кашиш то 500 давр пешниҳод шудаанд. Дар ҳар се озмоиш импулсҳои ҷараён дар фосилаҳои интихобшудаи даврҳо дар сатҳи монанд боқӣ мондаанд.

Ин графикҳо нишон медиҳанд, ки сенсор ҳангоми деформатсияҳои такрории механикӣ пайвасти барқии худро нигоҳ доштааст. Аммо кунҷи деформатсия, дараҷаи тобиш, фоизи деформатсия, суръати татбиқ ва қиматҳои қувваи механикӣ дода нашудаанд. Аз ин рӯ, санҷишҳо намоиши сифатии устуворӣ мебошанд.

Ҳаракатҳои ангушт чӣ гуна пайгирӣ шудаанд?

Сенсор рӯи буғуми ангушт ҷойгир шуда, ҷавоби ҷараён-вақт барои ҳаракатҳои гуногуни хамшавӣ сабт шудааст. Вақте ангушт дар ҳолати оромӣ буд, ҷараён паст монд, дар хамшавии хурд каме афзуд ва дар кунҷҳои калонтари хамшавӣ қуллаҳои баландтари ҷараён ба вуҷуд омаданд.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки сенсор метавонад бузургии нисбии ҳаракати буғумро ба сигнали барқӣ табдил диҳад. Бо вуҷуди ин, ченкунии кунҷҳои ангушт бо дараҷа, шумораи иштирокчиён, тағйирёбии байни одамон, давомнокии истифодаи такрорӣ ва озмоиши биомутобиқатӣ рӯи пӯст пешниҳод нашудаанд.

Чаро ҳангоми кашиш гузаронандагӣ кам мешавад?

Агар зери фишор нанозарраҳои нуқра ба ҳам наздик шаванд, ҳангоми кашиш раванди баръакс рӯй медиҳад. Вақте PDMS дароз мешавад, масофаи байни нанозарраҳо зиёд, нуқтаҳои тамос кам ва фосилаҳое, ки электронҳо бояд убур кунанд, калон мешаванд. Ҳамин тавр муқовимати шабака зиёд ва гузаронандагии барқӣ кам мешавад.

Баъди дараҷаи муайяни деформатсия шабакаи гузаронанда аллакай ба сатҳи ҳадди ақали пайвастшавӣ наздик мешавад. Аз ин рӯ, кашиши бештар тағйироти хурдтари гузаронандагиро ба вуҷуд меорад. Гузориш шудааст, ки баъди бардоштани бор сенсор ба туфайли барқароршавии чандири PDMS ба шакли ибтидоӣ бармегардад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Дар як композит ошкорсозии кимиёвии SERS ва ошкорсозии механикии фишор якҷо карда шудаанд.
• Миқдори PVP ва даври боркунии нуқра алоҳида оптимизатсия шудаанд.
• Сатҳҳои PDMS-и холис, ковок ва бо нуқра пӯшидашуда бо тасвирҳои микроскопӣ муқоиса шудаанд.
• Консентратсияи thiram дар доираи 10^-3-10^-10 mol/L омӯхта шудааст.
• Такроршавандагӣ бо 20 нуқтаи як зерқабат ва 15 зерқабати мустақил арзёбӣ шудааст.
• Озмоиши 30-рӯзаи нигоҳдорӣ дар атмосфераи назоратшаванда ва ҳавои муҳит гузаронида шудааст.
• Халалрасонии намакҳо ва шароити pH 2-14 омӯхта шудаанд.
• Тозакунии ултрасадоӣ, панҷ истифодаи такрорӣ ва 100 даври хамшавӣ арзёбӣ шудаанд.
• Ҷавоби барқӣ дар шароити фишор, хамкунӣ, тобдиҳӣ, кашиш, намӣ ва ҳарорат нишон дода шудааст.
• Намоиши исботи мафҳум барои пайгирии вақти воқеии ҳаракати ангушт пешниҳод шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Thiram танҳо дар маҳлулҳои моделии омодашуда омӯхта шудааст; намунаҳои воқеии ғизо, хок, растанӣ ё об истифода нашудаанд.
• Усули ҳисобкунии омории ҳадди ошкорсозӣ шарҳ дода нашудааст.
• Муодилаи калибровка, диапазони хаттии корӣ ва ҳадди муайянкунии миқдорӣ дода нашудаанд.
• Дар намунаҳои воқеӣ озмоиши илова-барқарорёбӣ ва муқоиса бо усули истинодӣ анҷом дода нашудааст.
• Интихобият танҳо бо чор намаки ғайриорганикӣ арзёбӣ шудааст.
• Ҳалкунанда, вақт ва протоколи шустан барои хориҷ кардани PVP шарҳ дода нашудаанд.
• Андозаи миёна, тақсимоти андоза ва ченкунии фосилаи байни нанозарраҳои нуқра дода нашудаанд.
• Заряди рӯизаминӣ, сохтори кристаллӣ ё ҳолати кимиёвии оксидшавии нуқра муфассал таҳлил нашудааст.
• Омили тақвияти SERS ҳисоб карда нашудааст.
• Оё лазери Raman дар намуна гармшавӣ ё вайроншавӣ ба вуҷуд меорад, таҳқиқ нашудааст.
• Барои сенсори фишор ҳассосият, диапазони фишор, ҳадди ошкорсозӣ, вақти ҷавоб ва барқароршавӣ ба таври миқдорӣ дода нашудаанд.
• Қимати гистерезис ва дрейфи дарозмуддати ҷараёни сенсори фишор чен нашудаанд.
• Дар озмоишҳои механикии 500-давра бузургӣ ва суръати деформатсия шарҳ дода нашудаанд.
• Озмоиши пӯшидашаванда ба намоиши як ангушт асос ёфтааст; шумораи иштирокчиён ва маълумоти тасдиқи ахлоқӣ пешниҳод нашудаанд.
• Тамоси нанозарраҳои нуқра бо пӯст, хориҷшавии эҳтимолӣ ва биомутобиқати дарозмуддат арзёбӣ нашудаанд.
• Арзиши истеҳсоли масоҳати калон, самаранокии истеҳсоли силсилавӣ ва калибровкаи байни дастгоҳҳо баррасӣ нашудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Истифодаи PVP сатҳи ҳамвори PDMS-ро ковок кардааст.
• 0,9 g PVP дар шароити омӯхташуда баландтарин сигнали SERS-и thiram-ро ба вуҷуд овардааст.
• Се даври боркунии нуқра дар байни даврҳои омӯхташуда қавитарин ҷавоби SERS-ро додааст.
• Дар зерқабати оптимизатсияшуда thiram-и 10^-10 mol/L аз ҷиҳати спектралӣ фарқ карда шудааст.
• Қиматҳои нуқтавии RSD дар ҳамон зерқабат аз %10 кам буданд.
• Зерқабат баъди панҷ даври тозакунӣ-боркунии дубора фаъолияти SERS-ро нигоҳ доштааст.
• Сенсор зери фишор ҷараёни барқии афзоянда ва баъди бардоштани бор ҷараёни камшавандаро ба вуҷуд овардааст.
• Байни бузургии хамшавии ангушт ва тағйироти ченшудаи ҷараён робитаи сифатӣ мушоҳида шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Исбот нашудааст, ки зерқабат ҳамаи пестисидҳоро интихобӣ мешиносад.
• Нишон дода нашудааст, ки ҳадди ошкорсозии 10^-10 mol/L дар маҳсулоти воқеии кишоварзӣ низ амал мекунад.
• Нишон дода нашудааст, ки сенсор дастгоҳи тиббии тасдиқшуда барои мониторинги клиникии саломатӣ аст.
• Далели истифодаи бехатари дарозмуддат рӯи пӯст пешниҳод нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки сенсори фишор аз сенсорҳои тиҷоратӣ ҳассостар ё тезтар аст.
• Исбот нашудааст, ки зерқабатро шумораи номаҳдуд тоза ва дубора истифода кардан мумкин аст.
• Нишон дода нашудааст, ки он дар ҳавои муҳит дар давоми 30 рӯз кори ибтидоии худро пурра нигоҳ медорад.
• Исбот нашудааст, ки усули истеҳсолии лабораторӣ дар миқёси саноатӣ ҳамин иҷроишро медиҳад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маводи истифодашуда

Шароити истеҳсоли PDMS-и ковок

Шароити боркунии нанозарраҳои нуқра

Дастгоҳҳои тавсифкунӣ ва шароити ченкунӣ

Озмоишҳои оптимизатсия ва ҳассосияти SERS

Натиҷаҳои якхелагӣ ва такроршавандагӣ

Озмоиши нигоҳдорӣ

Озмоишҳои халалрасонӣ ва pH

Озмоишҳои тозакунӣ ва устувории механикӣ

Арзёбии муҳитӣ ва функсионалии сенсори фишор

Меъёрҳои муҳими сенсор, ки дар таҳқиқот дода нашудаанд

Гарчанде манбаъ кори сенсори фишорро бо графикҳо нишон медиҳад, меъёрҳои асосии иҷроиши зеринро ба таври миқдорӣ пешниҳод намекунад:

• Ҳассосияти фишор, kPa^-1
• Диапазони хаттии ошкорсозии фишор
• Пасттарин фишори ошкоршаванда
• Вақти ҷавоб
• Вақти барқароршавӣ
• Фоизи гистерезис
• Коэффисиенти ҳассосияти деформатсия ё gauge factor
• Фоизи максималии деформатсияи татбиқшуда
• Дрейфи дарозмуддати барқӣ
• Тағйирёбии калибровкаи сенсор байни дастгоҳҳо

Аз сабаби ин камбудиҳо таҳқиқот исботи мафҳуми мавод ва сенсори бисёрвазифаро пешниҳод мекунад; аммо иҷроиши сенсори тиҷоратии пурра калибршударо пешниҳод намекунад.

Ёддошт оид ба формула ва омор

Дар таҳқиқот барои омили тақвияти SERS, ҳадди ошкорсозӣ, ҳассосияти фишор ё ҷавоби пьезорезистивӣ формулаҳои равшани математикӣ дода нашудаанд. Аз ин рӯ, муодилае, ки дар манбаъ вуҷуд надорад, илова карда нашудааст. Натиҷаҳои миқдорӣ тавассути шиддати қуллаҳои Raman, инҳирофҳои стандартии нисбӣ, консентратсияҳои санҷишӣ ва тағйироти ҷараёни барқӣ дар графикҳо гузориш шудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Fabrication of Flexible Porous Ag NPs/PDMS Substrates for SERS Detection and Pressure Sensing

Муаллифон ва тартиби дурусти онҳо: Xinshuo Liu; Guina Xiao; Lei Huang.

Ҳаммуаллифии якум: Маълумот дар бораи ҳаммуаллифии якум ё саҳми баробар нишон дода нашудааст.

Муаллифони масъули дар мақола зикршуда: Guina Xiao ва Lei Huang.

Муаллифи тамос дар саҳифаи сабти SSRN: Xinshuo Liu.

Маълумоти тамоси муаллифон: xiaoguina@shnu.edu.cn (Guina Xiao); leihuang@shnu.edu.cn (Lei Huang).

Муассиса: Department of Physics, Shanghai Normal University, Guilin Road 100, Shanghai 200234, Чин.

DOI: 10.2139/ssrn.7199951

Маҷалла: Барои ин версия маҷаллаи тақризшаванда ё версияи ниҳоии қабулшудаи маҷалла тасдиқ нашудааст.

Платформаи нашр: SSRN.

Таъминкунандаи платформа: Elsevier.

Санаи нашр: 29 июли 2026.

Навъи манбаъ: Препринти таҳқиқотӣ, ки истеҳсоли нанокомпозити чандир, ошкорсозии кимиёвии SERS ва озмоишҳои пьезорезистивии ҳискунии фишорро дар бар мегирад.

Ҳолати тақриз: Ин таҳқиқот препринтест, ки аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст; натиҷаҳо бояд бо дарназардошти ин маҳдудият хонда шаванд.

Пайванди расмии таҳқиқот:Саҳифаи расмии таҳқиқот дар SSRN

Пайванди DOI:https://doi.org/10.2139/ssrn.7199951

Ин шарҳи туркӣ бо баррасии пурраи таҳқиқоти боршудаи 20-саҳифагӣ аз аввал то охир омода шудааст. Схемаи истеҳсол, тасвирҳои FE-SEM, маълумоти EDS, ҳамаи спектрҳои Raman, графикҳои якхелагӣ ва нигоҳдорӣ, озмоишҳои халалрасонӣ ва pH, тозакунии ултрасадоӣ, истифодаи дубора, хамшавӣ, ҳискунии фишор, устувории намӣ-ҳарорат ва графикҳои ҳаракати ангушт арзёбӣ шудаанд. Натиҷаҳои илмӣ, меъёрҳои сенсор ё муваффақиятҳои татбиқие, ки дар таҳқиқот вуҷуд надоранд, илова нашудаанд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот аз набудани тасдиқи thiram дар намунаҳои воқеӣ, шарҳ дода нашудани усули ҳисобкунии омории ҳадди ошкорсозӣ, дода нашудани омили тақвияти SERS, нопурра тавсиф шудани баъзе марҳилаҳои протоколи истеҳсол, гузориш нашудани меъёрҳои асосии миқдории сенсори фишор ва маҳдуд мондани татбиқи пӯшидашаванда ба намоиши консептуалӣ иборатанд.

Таҳқиқот дар миқёси лабораторӣ композити бисёрвазифаи Ag NPs/PDMS-ро нишон медиҳад. Он далели истеҳсоли силсилавии саноатӣ, муваффақияти сенсори тиҷоратӣ, мониторинги клиникии саломатӣ, бехатарии дарозмуддати пӯст ё таҳлили пестисидҳои дар намунаҳои воқеии кишоварзӣ тасдиқшударо пешниҳод намекунад.