29. mars 2024 (Nanowerk Nyheter) Et forskerteam ledet av School of Engineering ved Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) har tatt tak i den langvarige utfordringen med å lage kunstige luktesensorer med en rekke forskjellige høyytelsesgasssensorer. Deres nyutviklede biomimetiske luktbrikker (BOC) er i stand til å integrere nanorørsensorer på nanoporøse substrater med opptil 10,000 XNUMX individuelt adresserbare gasssensorer per brikke, en konfigurasjon som ligner på hvordan lukt fungerer for mennesker og andre dyr. Forskningen er publisert i Naturelektronikk ("Biomimetiske luktbrikker basert på storskala monolittisk integrerte nanorørsensorarrayer").
(a) Konfigurasjon av Prof. Viftens biomimetiske luktebrikke (BOC) system installert på en robothund for blindboksdifferensiering. (b) Gjenkjenning av bokser ved datasyn, det vil si kameraet. (c) Anerkjennelsesresultat av BOC-systemet. (d) Sanntidsregistrert motstandssignal fra en sensor. (Bilde: HKUST) Forskere over hele verden har utviklet kunstig lukt og elektroniske neser (e-neser) med sikte på å etterligne den intrikate mekanismen til det biologiske luktesystemet for å effektivt skille ut komplekse luktblandinger. Likevel ligger store utfordringer med utviklingen på vanskeligheten med å miniatyrisere systemet og øke dets gjenkjenningsevne for å bestemme de eksakte gassartene og deres konsentrasjoner i komplekse luktblandinger.
For å takle disse problemene har forskerteamet ledet av prof. FAN Zhiyong, styreleder ved HKUSTs avdeling for elektronikk- og datateknikk og avdeling for kjemisk og biologisk teknikk, brukte en konstruert materialsammensetningsgradient som tillater brede spekter av forskjellige sensorer på en liten nanostrukturert brikke. Ved å utnytte kraften til kunstig intelligens, viser deres biomimetiske olfaktoriske sjetonger eksepsjonell følsomhet for forskjellige gasser med utmerket skilleevne for blandede gasser og 24 forskjellige lukter. Med en visjon om å utvide luktebrikkens applikasjoner, integrerte teamet også brikkene med synssensorer på en robothund, og skapte et kombinert lukte- og visuelt system som nøyaktig kan identifisere objekter i blinde bokser.
Utviklingen av de biomimetiske luktebrikkene vil ikke bare forbedre eksisterende brede anvendelser av kunstig lukt og e-nese-systemer innen mat, miljø, medisinsk og industriell prosesskontroll etc, men også åpne for nye muligheter i intelligente systemer, som avanserte roboter og bærbare smartenheter, for applikasjoner i sikkerhetspatruljer og redningsoperasjoner.
For eksempel, i deres applikasjoner innen sanntidsovervåking og kvalitetskontroll, kan de biomimetiske luktbrikkene brukes til å oppdage og analysere spesifikke lukter eller flyktige forbindelser assosiert med ulike stadier av industrielle prosesser for å sikre sikkerhet; oppdage eventuelle unormale eller farlige gasser i miljøovervåking; og identifisere lekkasje i rør for å lette rettidig reparasjon.
Den banebrytende teknologien presentert i denne studien fungerer som et sentralt gjennombrudd innen luktdigitalisering. Ettersom det vitenskapelige samfunnet er vitne til den triumferende utbredelsen av digitalisering av visuell informasjon, tilrettelagt av moderne og modne bildesensorteknologier, har riket av duftbasert informasjon ennå forblitt uutnyttet på grunn av fraværet av avanserte luktsensorer. Det visjonære arbeidet utført av prof. Fans team har banet vei for utviklingen av biomimetiske luktsensorer som har et enormt potensial. Med ytterligere fremskritt kan disse sensorene finne utbredt bruk, i likhet med den allestedsnærværende tilstedeværelsen av miniatyriserte kameraer i mobiltelefoner og bærbar elektronikk, og dermed berike og forbedre folks livskvalitet.
En internasjonalt anerkjent forsker innen tverrfaglig materialvitenskap og ingeniørfag, Prof. Fan er opptatt av å kombinere en praktisk tilnærming med vågal fantasi for å drive førsteklasses forskning som genererer sosial innvirkning. Han jobbet med biomimetiske sensoriske systemer i mer enn to tiår, og begynte først med det visuelle systemet og utviklet med suksess verdens første sfæriske kunstige øye med 3D-netthinne i 2020. På grunn av denne suksessen våget han seg inn i luktesystemet og hevet arbeidet sitt ved å integrere begge systemene for å realisere mer intelligente roboter med utvidede applikasjoner.
"I fremtiden, med utviklingen av egnede biokompatible materialer, håper vi at den biomimetiske luktbrikken også kan plasseres på menneskekroppen for å tillate oss å lukte lukt som normalt ikke kan luktes. Den kan også overvåke abnormitetene i flyktige organiske molekyler i pusten vår og som sendes ut av huden vår, for å advare oss om potensielle sykdommer, og nå ytterligere potensiale for biomimetisk konstruksjon, sier prof.
(a) Konfigurasjon av Prof. Viftens biomimetiske luktebrikke (BOC) system installert på en robothund for blindboksdifferensiering. (b) Gjenkjenning av bokser ved datasyn, det vil si kameraet. (c) Anerkjennelsesresultat av BOC-systemet. (d) Sanntidsregistrert motstandssignal fra en sensor. (Bilde: HKUST) Forskere over hele verden har utviklet kunstig lukt og elektroniske neser (e-neser) med sikte på å etterligne den intrikate mekanismen til det biologiske luktesystemet for å effektivt skille ut komplekse luktblandinger. Likevel ligger store utfordringer med utviklingen på vanskeligheten med å miniatyrisere systemet og øke dets gjenkjenningsevne for å bestemme de eksakte gassartene og deres konsentrasjoner i komplekse luktblandinger.
For å takle disse problemene har forskerteamet ledet av prof. FAN Zhiyong, styreleder ved HKUSTs avdeling for elektronikk- og datateknikk og avdeling for kjemisk og biologisk teknikk, brukte en konstruert materialsammensetningsgradient som tillater brede spekter av forskjellige sensorer på en liten nanostrukturert brikke. Ved å utnytte kraften til kunstig intelligens, viser deres biomimetiske olfaktoriske sjetonger eksepsjonell følsomhet for forskjellige gasser med utmerket skilleevne for blandede gasser og 24 forskjellige lukter. Med en visjon om å utvide luktebrikkens applikasjoner, integrerte teamet også brikkene med synssensorer på en robothund, og skapte et kombinert lukte- og visuelt system som nøyaktig kan identifisere objekter i blinde bokser.
Utviklingen av de biomimetiske luktebrikkene vil ikke bare forbedre eksisterende brede anvendelser av kunstig lukt og e-nese-systemer innen mat, miljø, medisinsk og industriell prosesskontroll etc, men også åpne for nye muligheter i intelligente systemer, som avanserte roboter og bærbare smartenheter, for applikasjoner i sikkerhetspatruljer og redningsoperasjoner.
For eksempel, i deres applikasjoner innen sanntidsovervåking og kvalitetskontroll, kan de biomimetiske luktbrikkene brukes til å oppdage og analysere spesifikke lukter eller flyktige forbindelser assosiert med ulike stadier av industrielle prosesser for å sikre sikkerhet; oppdage eventuelle unormale eller farlige gasser i miljøovervåking; og identifisere lekkasje i rør for å lette rettidig reparasjon.
Den banebrytende teknologien presentert i denne studien fungerer som et sentralt gjennombrudd innen luktdigitalisering. Ettersom det vitenskapelige samfunnet er vitne til den triumferende utbredelsen av digitalisering av visuell informasjon, tilrettelagt av moderne og modne bildesensorteknologier, har riket av duftbasert informasjon ennå forblitt uutnyttet på grunn av fraværet av avanserte luktsensorer. Det visjonære arbeidet utført av prof. Fans team har banet vei for utviklingen av biomimetiske luktsensorer som har et enormt potensial. Med ytterligere fremskritt kan disse sensorene finne utbredt bruk, i likhet med den allestedsnærværende tilstedeværelsen av miniatyriserte kameraer i mobiltelefoner og bærbar elektronikk, og dermed berike og forbedre folks livskvalitet.
En internasjonalt anerkjent forsker innen tverrfaglig materialvitenskap og ingeniørfag, Prof. Fan er opptatt av å kombinere en praktisk tilnærming med vågal fantasi for å drive førsteklasses forskning som genererer sosial innvirkning. Han jobbet med biomimetiske sensoriske systemer i mer enn to tiår, og begynte først med det visuelle systemet og utviklet med suksess verdens første sfæriske kunstige øye med 3D-netthinne i 2020. På grunn av denne suksessen våget han seg inn i luktesystemet og hevet arbeidet sitt ved å integrere begge systemene for å realisere mer intelligente roboter med utvidede applikasjoner.
"I fremtiden, med utviklingen av egnede biokompatible materialer, håper vi at den biomimetiske luktbrikken også kan plasseres på menneskekroppen for å tillate oss å lukte lukt som normalt ikke kan luktes. Den kan også overvåke abnormitetene i flyktige organiske molekyler i pusten vår og som sendes ut av huden vår, for å advare oss om potensielle sykdommer, og nå ytterligere potensiale for biomimetisk konstruksjon, sier prof.
- SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk deg selv. Tilgang her.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
- PlatoESG. Karbon, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Avfallshåndtering. Tilgang her.
- PlatoHelse. Bioteknologisk og klinisk etterretning. Tilgang her.
- kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64946.php
