29. marec 2024 (Nanowerk novice) Raziskovalna skupina, ki jo vodi Inženirska šola Univerze za znanost in tehnologijo v Hongkongu (HKUST), se je lotila dolgoletnega izziva ustvarjanja umetnih vohalnih senzorjev z nizi različnih visokozmogljivih plinskih senzorjev. Njihovi na novo razviti biomimetični vohalni čipi (BOC) lahko integrirajo senzorske nize nanocevk na nanoporozne substrate z do 10,000 individualno naslovljivimi plinskimi senzorji na čip, konfiguracijo, ki je podobna delovanju vohanja pri ljudeh in drugih živalih. Raziskava je bila objavljena v Naravna elektronika ("Biomimetični vohalni čipi, ki temeljijo na obsežnih monolitno integriranih senzorskih nizih nanocevk").
(a) Konfiguracija prof. Fanov sistem biomimetičnega olfaktornega čipa (BOC), nameščen na psa robota za razlikovanje v slepi škatli. (b) Prepoznavanje škatel z računalniškim vidom, to je kamero. (c) Rezultat priznavanja sistema BOC. (d) V realnem času posnet signal upora senzorja. (Slika: HKUST) Raziskovalci po vsem svetu razvijajo umetne vohalne in elektronske nosove (e-nose) z namenom posnemanja zapletenega mehanizma biološkega vohalnega sistema za učinkovito razločevanje kompleksnih mešanic vonjav. Vendar so glavni izzivi njihovega razvoja težave pri miniaturizaciji sistema in povečanju njegovih zmožnosti prepoznavanja pri določanju natančnih vrst plinov in njihovih koncentracij v kompleksnih mešanicah vonjav.
Za reševanje teh vprašanj je raziskovalna skupina pod vodstvom prof. FAN Zhiyong, predstojnik profesorja na Oddelku za elektronsko in računalniško inženirstvo HKUST ter Oddelku za kemijsko in biološko inženirstvo, je uporabil inženirski gradient sestave materiala, ki omogoča široko paleto različnih senzorjev na enem majhnem nanostrukturiranem čipu. Z izkoriščanjem moči umetne inteligence njihovi biomimetični vohalni čipi izkazujejo izjemno občutljivost na različne pline z odlično razlikovalnostjo mešanih plinov in 24 različnih vonjav. Z vizijo razširitve aplikacij vohalnih čipov je ekipa čipe integrirala tudi s senzorji vida na robotskem psu, s čimer je ustvarila kombiniran vohalni in vizualni sistem, ki lahko natančno identificira predmete v slepih škatlah.
Razvoj biomimetičnih vohalnih čipov ne bo samo izboljšal obstoječe široke uporabe sistemov umetnega vohanja in e-nosov v hrani, okoljskem, medicinskem in industrijskem nadzoru procesov itd., ampak bo tudi odprl nove možnosti v inteligentnih sistemih, kot so napredni roboti in prenosne pametne naprave za uporabo pri varnostnih patruljah in reševalnih operacijah.
Na primer, biomimetične olfaktorne čipe je mogoče uporabiti za spremljanje v realnem času in nadzor kakovosti za odkrivanje in analizo specifičnih vonjav ali hlapnih spojin, povezanih z različnimi stopnjami industrijskih procesov, da se zagotovi varnost; odkrivanje nenormalnih ali nevarnih plinov pri spremljanju okolja; in prepoznajte puščanje v ceveh, da omogočite pravočasno popravilo.
Prelomna tehnologija, predstavljena v tej študiji, služi kot ključni preboj na področju digitalizacije vonjav. Medtem ko je znanstvena skupnost priča zmagoslavni razširjenosti digitalizacije vizualnih informacij, ki jo omogočajo sodobne in zrele tehnologije zaznavanja slik, je področje informacij na podlagi vonjav še ostalo neizkoriščeno zaradi odsotnosti naprednih senzorjev vonjav. Vizionarsko delo, ki ga vodi prof. Fanova ekipa je utrla pot razvoju biomimetičnih senzorjev za vonjave, ki imajo ogromen potencial. Z nadaljnjim napredkom bi lahko ti senzorji našli široko uporabo, podobno vseprisotni miniaturiziranim kameram v mobilnih telefonih in prenosni elektroniki, s čimer bi obogatili in izboljšali kakovost življenja ljudi.
Mednarodno priznani strokovnjak za interdisciplinarno znanost in inženirstvo materialov, prof. Fan želi združiti praktičen pristop z drzno domišljijo pri spodbujanju vrhunskih raziskav, ki ustvarjajo družbeni učinek. Več kot dve desetletji se ukvarja z biomimetičnimi senzoričnimi sistemi, najprej je začel z vidnim sistemom in leta 3 uspešno razvil prvo sferično umetno oko na svetu s 2020D mrežnico. Na podlagi tega uspeha se je podal v vohalni sistem in izboljšal svoje delo z integracijo obeh sistemov, da bi ustvaril inteligentnejše robote z razširjenimi aplikacijami.
»V prihodnosti, z razvojem primernih biokompatibilnih materialov, upamo, da bo mogoče biomimetični olfaktorni čip namestiti tudi na človeško telo, da bomo lahko vonjali vonj, ki ga običajno ne moremo vonjati. Prav tako lahko spremlja nenormalnosti v hlapnih organskih molekulah v našem dihanju in jih oddaja naša koža, da nas opozori na morebitne bolezni, s čimer doseže nadaljnji potencial biomimetičnega inženiringa,« je povedal prof.
(a) Konfiguracija prof. Fanov sistem biomimetičnega olfaktornega čipa (BOC), nameščen na psa robota za razlikovanje v slepi škatli. (b) Prepoznavanje škatel z računalniškim vidom, to je kamero. (c) Rezultat priznavanja sistema BOC. (d) V realnem času posnet signal upora senzorja. (Slika: HKUST) Raziskovalci po vsem svetu razvijajo umetne vohalne in elektronske nosove (e-nose) z namenom posnemanja zapletenega mehanizma biološkega vohalnega sistema za učinkovito razločevanje kompleksnih mešanic vonjav. Vendar so glavni izzivi njihovega razvoja težave pri miniaturizaciji sistema in povečanju njegovih zmožnosti prepoznavanja pri določanju natančnih vrst plinov in njihovih koncentracij v kompleksnih mešanicah vonjav.
Za reševanje teh vprašanj je raziskovalna skupina pod vodstvom prof. FAN Zhiyong, predstojnik profesorja na Oddelku za elektronsko in računalniško inženirstvo HKUST ter Oddelku za kemijsko in biološko inženirstvo, je uporabil inženirski gradient sestave materiala, ki omogoča široko paleto različnih senzorjev na enem majhnem nanostrukturiranem čipu. Z izkoriščanjem moči umetne inteligence njihovi biomimetični vohalni čipi izkazujejo izjemno občutljivost na različne pline z odlično razlikovalnostjo mešanih plinov in 24 različnih vonjav. Z vizijo razširitve aplikacij vohalnih čipov je ekipa čipe integrirala tudi s senzorji vida na robotskem psu, s čimer je ustvarila kombiniran vohalni in vizualni sistem, ki lahko natančno identificira predmete v slepih škatlah.
Razvoj biomimetičnih vohalnih čipov ne bo samo izboljšal obstoječe široke uporabe sistemov umetnega vohanja in e-nosov v hrani, okoljskem, medicinskem in industrijskem nadzoru procesov itd., ampak bo tudi odprl nove možnosti v inteligentnih sistemih, kot so napredni roboti in prenosne pametne naprave za uporabo pri varnostnih patruljah in reševalnih operacijah.
Na primer, biomimetične olfaktorne čipe je mogoče uporabiti za spremljanje v realnem času in nadzor kakovosti za odkrivanje in analizo specifičnih vonjav ali hlapnih spojin, povezanih z različnimi stopnjami industrijskih procesov, da se zagotovi varnost; odkrivanje nenormalnih ali nevarnih plinov pri spremljanju okolja; in prepoznajte puščanje v ceveh, da omogočite pravočasno popravilo.
Prelomna tehnologija, predstavljena v tej študiji, služi kot ključni preboj na področju digitalizacije vonjav. Medtem ko je znanstvena skupnost priča zmagoslavni razširjenosti digitalizacije vizualnih informacij, ki jo omogočajo sodobne in zrele tehnologije zaznavanja slik, je področje informacij na podlagi vonjav še ostalo neizkoriščeno zaradi odsotnosti naprednih senzorjev vonjav. Vizionarsko delo, ki ga vodi prof. Fanova ekipa je utrla pot razvoju biomimetičnih senzorjev za vonjave, ki imajo ogromen potencial. Z nadaljnjim napredkom bi lahko ti senzorji našli široko uporabo, podobno vseprisotni miniaturiziranim kameram v mobilnih telefonih in prenosni elektroniki, s čimer bi obogatili in izboljšali kakovost življenja ljudi.
Mednarodno priznani strokovnjak za interdisciplinarno znanost in inženirstvo materialov, prof. Fan želi združiti praktičen pristop z drzno domišljijo pri spodbujanju vrhunskih raziskav, ki ustvarjajo družbeni učinek. Več kot dve desetletji se ukvarja z biomimetičnimi senzoričnimi sistemi, najprej je začel z vidnim sistemom in leta 3 uspešno razvil prvo sferično umetno oko na svetu s 2020D mrežnico. Na podlagi tega uspeha se je podal v vohalni sistem in izboljšal svoje delo z integracijo obeh sistemov, da bi ustvaril inteligentnejše robote z razširjenimi aplikacijami.
»V prihodnosti, z razvojem primernih biokompatibilnih materialov, upamo, da bo mogoče biomimetični olfaktorni čip namestiti tudi na človeško telo, da bomo lahko vonjali vonj, ki ga običajno ne moremo vonjati. Prav tako lahko spremlja nenormalnosti v hlapnih organskih molekulah v našem dihanju in jih oddaja naša koža, da nas opozori na morebitne bolezni, s čimer doseže nadaljnji potencial biomimetičnega inženiringa,« je povedal prof.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64946.php
