بر اساس گزارش صحت خبر، پژوهشگران در موسسه علم و فناوری داگو گیئونگبوک (DGIST) در کره جنوبی، مجموعهای از حسگرهای گرافن لیزری (LIG) را توسعه دادهاند که به عنوان “بویاب الکترونیکی هوشمند نسل جدید” شناخته میشود.
این سیستم توانسته بوها را به شیوهای مشابه با قدرت بویایی انسان شناسایی کند و آنها را با استفاده از تکنیکهای هوش مصنوعی تحلیل نماید. این فناوری، مولکولهای بو را به سیگنالهای الکتریکی مبدل کرده و مدلهای هوش مصنوعی را بر پایه الگوهای خاص این سیگنالها آموزش میدهد. این نوآوری قابلیتهای بسیاری در حوزههای بهداشت شخصی، صنعت لوازم آرایشی و پایش محیط زیست دارد.
طبق اطلاعات منتشر شده، در حالی که بویابهای الکترونیکی (e-nose) قبلاً در حوزههایی چون ایمنی مواد غذایی و تشخیص گاز در محیطهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفتهاند، اما آنها در شناسایی تفاوتهای جزیی بین بوهای مشابه یا تحلیل ترکیبات پیچیده بویایی دچار چالش هستند. به عنوان مثال، شناسایی تفاوت بین عطرهای نزدیک به هم یا تشخیص بوی ضعیف میوههای نزدیک به فساد همچنان برای سیستمهای فعلی دشوار است. این کمبود نیاز به فناوریهای بویاب الکترونیکی نسل جدید با دقت و حساسیت بیشتر را مشخص میکند.
تیم تحقیقاتی از مکانیسم بیولوژیکی به نام کدنویسی ترکیبی الهام گرفته است؛ جایی که یک مولکول بویایی، چندین گیرنده بویایی را فعال کرده تا الگوی خاصی از سیگنالهای عصبی تولید کند. با پیروی از این اصل، محققان حسگرهایی را طراحی کردهاند که به مولکولهای بو پاسخ میدهند و سیگنالهای الکتریکی خاصی تولید میکنند.
سیستم هوش مصنوعی، این سیگنالهای پیچیده را یاد میگیرد تا قادر به شناسایی و طبقهبندی دقیق بویهای مختلف شود و نهایتاً یک پلتفرم بویایی مصنوعی با عملکرد بالا ایجاد کند که از فناوریهای موجود فراتر میرود.
این بویاب الکترونیکی خلاقانه از لیزر به منظور پردازش گرافن استفاده کرده و یک نانوکاتالیزور اکسید سریم را برای تولید حسگرهای حساس به بو اضافه میکند. روش ساخت لیزری تکمرحلهای، نیاز به تجهیزات پیچیده تولید را حذف کرده و امکان تولید حسگرهای یکپارچه با کارایی بالا را فراهم میآورد.
در آزمایشهای عملکرد، این دستگاه توانست نه رایحه رایج در عطر و لوازم آرایشی را با دقت بیش از ۹۵ درصد شناسایی نماید. همچنین قادر بود غلظت هر بو را برآورد کند، که این امر آن را برای تحلیل دقیق بویایی بسیار مناسب میسازد.
این دستگاه فوقالعاده نازک، منعطف و با دوام بالا است و برای کاربرد در دستگاههای پوشیدنی یا برچسبهای هوشمند که به پوست یا لباس متصل میشوند، ایدهآل است. این دستگاه میتواند بیش از ۳۰ هزار بار بدون کاهش عملکرد در شعاع ۲.۵ میلیمتری خم شود.
پروفسور هیوک جون کوان (Hyuk-jun Kwon)، استاد بخش مهندسی برق و علوم کامپیوتر در DGIST، در این باره بیان کرد: نوآوری اصلی تحقیقات ما، ادغام چندین حسگر حساس به بو با ویژگیهای گوناگون، همچون بینی انسان، در یک واحد از طریق فرآیند ساخت لیزری انتخابی تکمرحلهای است. ما در حال گسترش تلاشهای توسعه و تجاریسازی برای استفاده از این فناوری در حوزه بهداشت شخصی، تشخیص آلودگی محیط زیست و صنعت عطرسازی هستیم.
این فناوری، افقهای تازهای در شناسایی بوها با بهرهگیری از هوش مصنوعی و گرافن برای کاربردهای مختلف ازجمله بهداشت، محیط زیست و صنعت عطرسازی میگشاید.
۵۸۵۸