شیوه های کلاسیک تجزیهی شیمیایی و بیولوژیکی دربرگیرندهی واکنشهایی هستند که در محلول و با افزایش معرفها و نمونهها انجام میگیرند. امروزه تلاش برآن است که بتوان تجزیه را در سیستم بدون معرف انجام داد، استفاده ازروش های دستگاهی که بیشتر از سیگنال حاصل از یک دستگاه برای رسیدن به چنین داده هایی استفاده می شود. مثلا در روش های الکتروشیمیایی، معرف یا واکنشگر روی بستر الکترودی و به صورت تثبیت شده قرار گرفته و در نتیجه نیازی به اضافه نمودن آن توسط کاربر نمی باشد. دو نوع اساسی از اندازه گیریهای الکتروشیمیایی تجزیه، شامل پتانسیومتری و پتانسیواستایی است. هر دو نوع حداقل احتیاج به دو الکترود (هادی) و یک نمونه در تماس با الکترودها (الکترولیت) دارند که پیل الکتروشیمیایی را تشکیل میدهند. بنابراین سطح الکترود، محل ارتباط یک هادی یونی و یک هادی الکترونی میباشد. یکی از این دو الکترود به ماده یا مواد مورد اندازه گیری جواب میدهد و بنابراین به نام الکترود شناساگر یا کار نامیده می شود. الکترود دوم که الکترود شاهد نامیده می شود، دارای پتانسیل ثابت است (پتانسیل آن مستقل از خواص محلول میباشد). امروزه در قلمرو الکتروشیمی یکی از بخشهایی که مورد توجه قرار گرفته طراحی و ساخت الکترودهایی است که در حالت ایدهآل بتوانند به یک گونه شیمیایی خاص به صورت کاملا گزینشپذیر و با حساسیت بالا پاسخ دهند.
در سالهای اخیر استفاده از فناوری نانو، افقهای جدیدی برای استفاده از نانوذرات و نانولولههای کربنی در شیمی تجزیه جهت تشخیص و اندازه گیری برخی از ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی باز کرده است. یکی از کاربردهای جذاب نانوذرات از جمله نانولولههای کربنی تسهیل واکنشهای انتقال الکترون است. به همین دلیل به عنوان یک واسطهگر در ساخت حسگرها و زیست حسگرها استفاده میشوند که سینتیک واکنشهای الکتروشیمیایی کند را تسریع کرده و راهی برای اندازهگیری الکتروشیمیایی آنها فراهم می کند
امروزه از مایعات یونی نیز به دلیل داشتن هدایت الکتریکی بالا در زمینه های مختلف الکتروشیمی استفاده می شود و کاربردهای مختلفی از جمله به عنوان حلال بدون استفاده از الکترولیت زمینه، بهبود خواص الکتروکاتالیزی نانوذرات کربنی از جمله نانولولههای کربنی، پایداری
انواع اصلاحگرها و نیز اصلاح کننده الکترودی پیدا کرده اند ]4-1[.
در این کار پژوهشی از مایع یونی در حضور نانولولههای کربنی جهت اصلاح و بهینهسازی رفتار الکتروکاتالیتی الکترود کربنسرامیک استفاده شده است و انتظار میرود که خواص الکتروکاتالیزی این الکترود در حضور این اصلاح کننده ها بهبود یابد.
2-1- حسگرهای شیمیایی
بطور کلی حسگرها را میتوان به عنوان ابزارهایی که یک کمیت فیزیکی و یا شیمیایی مرتبط با آنالیت را به علایم قابل آشکارسازی تبدیل می کنند، تعریف کرد. حسگرها بسته به آنالیت هدف، انواع متفاوتی دارند که از میان آنها حسگرهای شیمیایی و بیوشیمیایی دارای اهمیت خاصی هستند.
حسگر شیمیایی یک دریافتگر حسی است که محرکهای شیمیایی خاصی را در محیط تشخیص میدهد. قسمت اصلی یک حسگر شیمیایی یا زیستی عنصرحسگر آن می باشد. عنصر حسگر در تماس با یک آشکارساز است. این عنصرمسئول شناسایی و پیوند شدن با گونه مورد نظر در یک نمونه پیچیده است. سپس آشکارساز، سیگنالهای شیمیایی را که در نتیجه پیوند شدن عنصرحسگر با گونه موردنظر تولید شده را به یک سیگنال خروجی قابل اندازه گیری تبدیل می کند. حسگرهای زیستی بر اجزای بیولوژیکی نظیرآنتیبادیها تکیه دارند. آنزیمها، گیرندهها یا کل سلولها میتوانند به عنوان عنصر حسگرمورد استفاده قرار گیرند. حسگرهای شیمیایی شامل لایه حس کننده ای هستند که در اثر برهمکنش گونه شیمیایی (آنالیت) با این لایه، سیگنال الکتریکی ایجاد می شود. سپس این سیگنال تقویت و پردازش می شود. بنابراین عمل حسگرهای شیمیایی شامل دو مرحله اصلی است که عبارتند از: تشخیص و تقویت. به طور کلی وسیلهای که انجام این فرایند را بر عهده دارد، حسگر شیمیایی نامیده می شود. شمایی از این نوع حسگرها در شکل (1-1) آمده است ]5[.
یک حسگر ایدهآل باید خصوصیات زیر را داشته باشد:
– سیگنال خروجی باید متناسب با نوع و میزان گونه هدف باشد
– قدرت تفکیک و گزینشپذیری بالایی داشته باشد
– تکرارپذیری و صحت بالایی داشته باشد
– سرعت پاسخدهی بالایی داشته باشد( در حد میلی ثانیه)
– عدم پاسخدهی به عوامل مزاحم محیطی مانند دما، قدرت یونی محیط و …
حسگرهای شیمیایی را براساس مبدل به کار رفته برای تبدیل تغییر شیمیایی به یک سیگنال قابل پردازش، به چهار دسته تقسیم بندی می کنند: حسگرهای گرمایی، حسگرهای جرمی، حسگرهای الکتروشیمیایی (پتانسیومتری، آمپرومتری، هدایتسنجی) و حسگرهای نوری.
1-2-1- حسگرهای گرمایی
گرما از ویژگیهای عمومی واکنشهای شیمیایی است. بر این اساس، یک فاکتور فیزیکی مناسب برای حسگری، تشخیص و اندازه گیری تغییرات دمای ایجاد شده در حین انجام یک واکنش است که متناسب با تغییرات غلظت آنالیت می باشد. برای این کار فقط مقدار جزئی از محلول، برای کنترل دما نیاز است. در ساخت حسگرهای گرمایی از دو نوع ردیاب گرمایی استفاده می شود. از بین این ردیابها، ترمیستور معمولترین آنها است که به علت قیمت ارزان، دردسترس بودن و حساسیت بالا کاربرد بیشتری دارد. پیروالکتریکها نوع دیگر مبدل های بکار رفته در حسگرهای گرمایی هستند که حساسیت بسیار بالایی برای حسگری گرمایی دارند. با بهره گرفتن از آنها میتوان گرمای جذب شده توسط لایه گاز را ردیابی کرد. شکل(1-2) یک حسگر گرمایی را نشان می دهد ]6[.
2-2-1- حسگرهای جرمی
از اندازه گیری تغییر جرم نیز همانند اندازه گیری گرمای حاصل از یک واکنش، میتوان به عنوان معیار مناسبی برای حسگرهای شیمیایی استفاده نمود. این ویژگی را می توان برای واکنشهایی استفاده کرد که به دلیل خروج یک واکنشگر کاتالیستی انتخابی، تغییری در جرم خالص ایجاد می شود. دو نوع عمده از حسگرهای جرمی وجود دارند که در نوع اول از نوسانگرهای تودهای پیزوالکتریک و در نوع دوم از امواج آکوستیک سطحی استفاده می شود. به طور کلّی در ساخت نوسانگر می توان از کوارتز و پلی وینیل فلوریدین استفاده کرد. شمایی از یک حسگر جرمی در شکل (1-3) دیده می شود ]7[.
فرم در حال بارگذاری ...