מופלאים מולקולריים: מדענים עושים מהפכה בחיישת UV עם טכנולוגיה חכמה

מדענים פיתחו סיב אופטי גמיש לשימוש חוזר לזיהוי UV, המבטיח אינטגרציה משופרת עם מכשירים חכמים וטכנולוגיות מתקדמות לניטור UV.

האימרה הישנה "המינון עושה את הרעל" חלה באותה מידה על אור אולטרה סגול (UV). בעוד שאור UV חיוני לייצור ויטמין D, מציג תוצאות מבטיחות בפוטותרפיה, וממלא תפקיד בתהליכים תעשייתיים שונים ובגידול צמחים, יש לו גם השפעות מזיקות כמו הזדקנות מוקדמת של העור וסרטן.

ההשפעות המועילות או המזיקות של אור UV תלויות, בין משתנים אחרים, במינון UV הנמסר. עם עליית הטכנולוגיה של נקודת טיפול והאינטרנט של הדברים, ישנה דרישה גוברת לניטור בזמן אמת של משתנים סביבתיים המשפיעים על בריאותנו. עם זאת, טכנולוגיות חישה אופטי UV הקיימות מסתמכות על חומרים בעלי גמישות מוגבלת, או על מנגנון יקר ושביר (בדרגה מדעית).

טכנולוגיה חדשנית לזיהוי UV

כדי לגשר על הפער הזה, חוקרים בראשות פרופ' בורה אונג ב-École de Technologie Supérieure (ÉTS), קנדה, ייצרו סיב אופטי חדש דמוי גומי לזיהוי UV. לשם כך, פולי(דימתילסילוקסן) (PDMS), פלסטיק גמיש, מתמתח ותואם ביולוגי, סומם בצבע אורגני שפועל כמתג מולקולרי כדי להגביר את ה-PDMS לאור UV.

המבנה המולקולרי של הצבע האורגני, ששמו spiropyran, עובר טרנספורמציה הפיכה המופעלת על ידי קרינת UV אשר מביאה לשינויים בתכונות האופטיות של תרכובת PDMS. ניתן למדוד שינויים אלה באמצעות מקורות LED/לייזר ופוטודיודות זמינים. ברגע שחשיפה ל-UV נפסקת, החומר משחזר את תכונותיו הראשוניות, בדומה למתג, וניתן לעשות בו שימוש חוזר פעמים רבות.

החוקרים מצפים לשילוב שלו עם טקסטיל חכם והתקנים לבישים לניטור רציף של מינון UV, תוך מינוף היתרונות של חיישנים אופטיים, כגון חסינות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות וקורוזיה. הממצאים הם צעד חשוב לקראת מחקר באופטיקה אלסטורית, חומרים אופטיים חכמים וחיישני מוליכי גל פולימריים.

מימון: Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, יו"ר ÉTS להנדסה מרסל-גוברו