विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के अधीन एक स्वायत्त संस्थान, बेंगलुरु स्थित सेंटर फॉर नैनो एंड सॉफ्ट मैटर साइंसेज (सीईएनएस) के वैज्ञानिकों ने एक उन्नत अमोनिया सेंसर विकसित किया है जो कमरे के तापमान पर कुशलतापूर्वक काम करते हुए अत्यंत कम सांद्रता पर जहरीली गैस का पता लगाने में सक्षम है।

इस अभूतपूर्व तकनीक से कार्यस्थल की सुरक्षा, पर्यावरण निगरानी और सार्वजनिक स्वास्थ्य में सुधार होने की उम्मीद है, क्योंकि यह पोर्टेबल, स्व-संचालित और पहनने योग्य उपकरणों को सक्षम बनाएगी जो वास्तविक समय में खतरनाक अमोनिया रिसाव का पता लगा सकते हैं।

अमोनिया का उपयोग उर्वरक निर्माण, प्रशीतन, रासायनिक उत्पादन और कृषि जैसे उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है। हालांकि, इस गैस के आकस्मिक संपर्क में आने से आंखों, त्वचा और श्वसन तंत्र में गंभीर जलन हो सकती है, जबकि लंबे समय तक इसके संपर्क में रहने से गंभीर स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं, इसलिए निरंतर निगरानी आवश्यक है।

CeNS अनुसंधान टीम ने नियंत्रित सतह रूपांतरण प्रक्रिया के माध्यम से निर्मित हाइब्रिड वैनेडियम ऑक्साइड-वैनेडियम सल्फाइड (VOx/VS₂) हेटरोस्ट्रक्चर का उपयोग करके सेंसर विकसित किया। यह डिज़ाइन अमोनिया अधिशोषण के लिए प्रचुर मात्रा में सक्रिय स्थल बनाता है, साथ ही आवेश परिवहन को बढ़ाता है, जिससे सेंसर की संवेदनशीलता और चयनात्मकता में उल्लेखनीय सुधार होता है।

नव विकसित सेंसर अमोनिया की 319 पार्ट्स प्रति बिलियन (ppb) जितनी कम सांद्रता का पता लगा सकता है, जो व्यावसायिक सुरक्षा सीमाओं से काफी नीचे है। इसने अन्य सामान्य गैसों के मुकाबले उत्कृष्ट चयनात्मकता, बार-बार संवेदन चक्रों में स्थिर प्रदर्शन, दस सप्ताह से अधिक की दीर्घकालिक विश्वसनीयता और अमोनिया की सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रभावी संचालन का भी प्रदर्शन किया।

परंपरागत गैस सेंसरों के विपरीत, जिन्हें उच्च परिचालन तापमान या बाहरी सक्रियण की आवश्यकता होती है, यह नया उपकरण कमरे के तापमान पर कार्य करता है, जिससे ऊर्जा की खपत कम होती है और इसे वास्तविक दुनिया के वातावरण में तैनात करना आसान हो जाता है।

प्रोफेसर अंगप्पने सुब्रमणियन के नेतृत्व में, डॉ. विष्णु जी. नाथ, अंकुर वर्मा, अभिजीत पॉल और डॉ. सुभाष चेरुमन्निल करमुथिल के साथ, शोध दल ने प्रयोगशाला में किए गए नवाचार को औद्योगिक और उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिक प्रोटोटाइप में परिवर्तित किया।

विकसित प्रोटोटाइपों में एक पोर्टेबल थ्रेशोल्ड-ट्रिगर मॉनिटरिंग डिवाइस शामिल है जो अमोनिया के स्तर को स्वचालित रूप से सुरक्षित, चेतावनी और खतरनाक क्षेत्रों में वर्गीकृत करता है, जिससे उपयोगकर्ता बिना किसी तकनीकी विशेषज्ञता के तुरंत प्रतिक्रिया दे सकते हैं। यह सिस्टम औद्योगिक संयंत्रों, भंडारण सुविधाओं, प्रयोगशालाओं और कृषि क्षेत्रों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ अमोनिया रिसाव से गंभीर खतरा होता है।

शोधकर्ताओं ने एक लचीले पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के साथ सेंसिंग प्लेटफॉर्म को एकीकृत करके एक स्व-संचालित अमोनिया सेंसर भी विकसित किया है। यह उपकरण साधारण मानवीय गतिविधियों से उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग स्वयं को संचालित करने के लिए करता है, जिससे बाहरी विद्युत स्रोत की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और यह दूरस्थ या सीमित संसाधनों वाले स्थानों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

इसके अतिरिक्त, टीम ने पॉलिमर, कागज और कपड़ा सब्सट्रेट पर सेंसर के लचीले और पहनने योग्य संस्करण तैयार किए। ये हल्के उपकरण मुड़ने, घुमाने या तह करने पर भी अपनी संवेदन क्षमता बनाए रखते हैं, जो पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उनकी क्षमता को प्रदर्शित करता है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने व्यक्तिगत सुरक्षा निगरानी और बुद्धिमान पर्यावरणीय संवेदन के लिए डिज़ाइन किए गए प्रोटोटाइप स्मार्ट बैंड, स्मार्ट-होम चेतावनी प्रणाली और इलेक्ट्रॉनिक टेक्सटाइल प्लेटफॉर्म विकसित किए।

एसीएस सेंसर्स पत्रिका में प्रकाशित निष्कर्षों से पता चलता है कि उन्नत नैनोमटेरियल्स और नवीन उपकरण इंजीनियरिंग को मिलाकर अगली पीढ़ी की गैस निगरानी तकनीकें कैसे विकसित की जा सकती हैं। पोर्टेबल, पहनने योग्य और स्व-संचालित सेंसर प्रोटोटाइप का सफल प्रदर्शन जहरीली गैसों का पता लगाने और औद्योगिक, पर्यावरणीय और सार्वजनिक स्वास्थ्य क्षेत्रों में सुरक्षा बढ़ाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।