29 березня 2024 (Новини Nanowerk) Дослідницька група під керівництвом Школи інженерії Гонконгського університету науки і технологій (HKUST) вирішила давню проблему створення штучних нюхових датчиків із масивами різноманітних високоефективних газових датчиків. Їх нещодавно розроблені біоміметичні нюхові чіпи (BOC) здатні інтегрувати матриці нанотрубок на нанопористих підкладках з до 10,000 XNUMX індивідуально адресованих газових датчиків на чіп, конфігурація, подібна до того, як нюх працює у людей та інших тварин. Дослідження опубліковано в Електроніка природи («Біоміметичні нюхові чіпи на основі великомасштабних монолітно інтегрованих матриць сенсорів із нанотрубок»).
(a) Конфігурація проф. Біоміметичний нюховий чіп (BOC) Фана, встановлений на роботі-собаці для диференціації в сліпому боксі. (b) Розпізнавання ящиків комп’ютерним зором, тобто камерою. (c) Результат визнання системи BOC. (d) Записаний у реальному часі сигнал опору датчика. (Зображення: HKUST) Дослідники по всьому світу розробляють штучний нюх і електронні носи (е-носи) з метою імітації складного механізму біологічної нюхової системи для ефективного розпізнавання складних сумішей запахів. Проте основні проблеми їх розробки полягають у складності мініатюризації системи та збільшення її можливостей розпізнавання у визначенні точних видів газу та їх концентрації в складних сумішах одорантів.
Щоб вирішити ці проблеми, дослідницька група під керівництвом проф. FAN Zhiyong, професор кафедри електронної та комп’ютерної інженерії та кафедри хімічної та біологічної інженерії HKUST, використав інженерний градієнт складу матеріалу, який дозволяє використовувати широкий спектр різноманітних датчиків на одному невеликому наноструктурованому чіпі. Завдяки використанню потужності штучного інтелекту їхні біоміметичні нюхові чіпи демонструють виняткову чутливість до різних газів із чудовою здатністю розрізняти змішані гази та 24 різні запахи. Маючи на меті розширити застосування свого нюхового чіпа, команда також інтегрувала чіпи з датчиками зору на робота-собаку, створивши комбіновану нюхову та зорову систему, яка може точно ідентифікувати об’єкти в жалюзі.
Розробка біоміметичних нюхових чіпів не лише покращить існуюче широке застосування систем штучного нюху та електронних носів у харчових, екологічних, медичних та промислових процесах керування тощо, але й відкриє нові можливості в інтелектуальних системах, таких як вдосконалені роботи і портативні смарт-пристрої для патрулювання безпеки та рятувальних операцій.
Наприклад, біоміметичні нюхові чіпи можуть використовуватися для моніторингу в режимі реального часу та контролю якості для виявлення та аналізу специфічних запахів або летких сполук, пов’язаних з різними етапами промислових процесів, для забезпечення безпеки; виявляти будь-які аномальні або небезпечні гази під час моніторингу навколишнього середовища; і виявлення витоку в трубах для полегшення своєчасного ремонту.
Новаторська технологія, представлена в цьому дослідженні, стала ключовим проривом у сфері оцифровки запахів. Оскільки наукове співтовариство стає свідком тріумфального поширення оцифрування візуальної інформації, якому сприяють сучасні та зрілі технології сприйняття зображень, царство інформації на основі запахів досі залишається невикористаним через відсутність передових датчиків запаху. Візіонерська робота, проведена проф. Команда Фана проклала шлях до розробки біоміметичних датчиків запаху, які мають величезний потенціал. З подальшим удосконаленням ці датчики можуть знайти широке застосування, подібне до повсюдної присутності мініатюрних камер у стільникових телефонах і портативній електроніці, тим самим збагачуючи та покращуючи якість життя людей.
Всесвітньо відомий вчений у галузі міждисциплінарного матеріалознавства та інженерії, проф. Фан прагне поєднати практичний підхід із сміливою уявою в проведенні першокласних досліджень, які мають соціальний вплив. Працюючи над біоміметичними сенсорними системами більше двох десятиліть, він спочатку почав із зорової системи та успішно розробив перше у світі сферичне штучне око з 3D-сітківкою у 2020 році. Завдяки цьому успіху він наважився на нюхову систему та вдосконалив свою роботу, об’єднавши обидві системи, щоб створити більш розумних роботів із розширеними програмами.
«У майбутньому, з розробкою відповідних біосумісних матеріалів, ми сподіваємося, що біоміметичний нюховий чіп також можна буде розмістити на тілі людини, щоб ми могли відчути запах, який зазвичай неможливо відчути. Він також може контролювати аномалії в летких органічних молекулах у нашому диханні та випромінюваних нашою шкірою, щоб попереджати нас про потенційні захворювання, досягаючи подальшого потенціалу біоміметичної інженерії», – сказав проф.
(a) Конфігурація проф. Біоміметичний нюховий чіп (BOC) Фана, встановлений на роботі-собаці для диференціації в сліпому боксі. (b) Розпізнавання ящиків комп’ютерним зором, тобто камерою. (c) Результат визнання системи BOC. (d) Записаний у реальному часі сигнал опору датчика. (Зображення: HKUST) Дослідники по всьому світу розробляють штучний нюх і електронні носи (е-носи) з метою імітації складного механізму біологічної нюхової системи для ефективного розпізнавання складних сумішей запахів. Проте основні проблеми їх розробки полягають у складності мініатюризації системи та збільшення її можливостей розпізнавання у визначенні точних видів газу та їх концентрації в складних сумішах одорантів.
Щоб вирішити ці проблеми, дослідницька група під керівництвом проф. FAN Zhiyong, професор кафедри електронної та комп’ютерної інженерії та кафедри хімічної та біологічної інженерії HKUST, використав інженерний градієнт складу матеріалу, який дозволяє використовувати широкий спектр різноманітних датчиків на одному невеликому наноструктурованому чіпі. Завдяки використанню потужності штучного інтелекту їхні біоміметичні нюхові чіпи демонструють виняткову чутливість до різних газів із чудовою здатністю розрізняти змішані гази та 24 різні запахи. Маючи на меті розширити застосування свого нюхового чіпа, команда також інтегрувала чіпи з датчиками зору на робота-собаку, створивши комбіновану нюхову та зорову систему, яка може точно ідентифікувати об’єкти в жалюзі.
Розробка біоміметичних нюхових чіпів не лише покращить існуюче широке застосування систем штучного нюху та електронних носів у харчових, екологічних, медичних та промислових процесах керування тощо, але й відкриє нові можливості в інтелектуальних системах, таких як вдосконалені роботи і портативні смарт-пристрої для патрулювання безпеки та рятувальних операцій.
Наприклад, біоміметичні нюхові чіпи можуть використовуватися для моніторингу в режимі реального часу та контролю якості для виявлення та аналізу специфічних запахів або летких сполук, пов’язаних з різними етапами промислових процесів, для забезпечення безпеки; виявляти будь-які аномальні або небезпечні гази під час моніторингу навколишнього середовища; і виявлення витоку в трубах для полегшення своєчасного ремонту.
Новаторська технологія, представлена в цьому дослідженні, стала ключовим проривом у сфері оцифровки запахів. Оскільки наукове співтовариство стає свідком тріумфального поширення оцифрування візуальної інформації, якому сприяють сучасні та зрілі технології сприйняття зображень, царство інформації на основі запахів досі залишається невикористаним через відсутність передових датчиків запаху. Візіонерська робота, проведена проф. Команда Фана проклала шлях до розробки біоміметичних датчиків запаху, які мають величезний потенціал. З подальшим удосконаленням ці датчики можуть знайти широке застосування, подібне до повсюдної присутності мініатюрних камер у стільникових телефонах і портативній електроніці, тим самим збагачуючи та покращуючи якість життя людей.
Всесвітньо відомий вчений у галузі міждисциплінарного матеріалознавства та інженерії, проф. Фан прагне поєднати практичний підхід із сміливою уявою в проведенні першокласних досліджень, які мають соціальний вплив. Працюючи над біоміметичними сенсорними системами більше двох десятиліть, він спочатку почав із зорової системи та успішно розробив перше у світі сферичне штучне око з 3D-сітківкою у 2020 році. Завдяки цьому успіху він наважився на нюхову систему та вдосконалив свою роботу, об’єднавши обидві системи, щоб створити більш розумних роботів із розширеними програмами.
«У майбутньому, з розробкою відповідних біосумісних матеріалів, ми сподіваємося, що біоміметичний нюховий чіп також можна буде розмістити на тілі людини, щоб ми могли відчути запах, який зазвичай неможливо відчути. Він також може контролювати аномалії в летких органічних молекулах у нашому диханні та випромінюваних нашою шкірою, щоб попереджати нас про потенційні захворювання, досягаючи подальшого потенціалу біоміметичної інженерії», – сказав проф.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64946.php
