홍콩 과학기술대학교 공과대학(HKUST)이 이끄는 연구팀은 다양한 고성능 가스 센서 어레이로 인공 후각 센서를 만드는 오랜 과제를 해결했습니다. 그들이 새로 개발한 생체 모방 후각 칩(BOC)은 나노 다공성 기판에 나노튜브 센서 어레이를 통합할 수 있으며, 이는 후각이 인간과 다른 동물에게 작동하는 방식과 유사한 구성입니다.
수십 년 동안 전 세계 연구자들은 복잡한 냄새 혼합물을 효과적으로 식별하기 위해 생물학적 후각 시스템의 복잡한 메커니즘을 모방할 목적으로 인공 후각 및 전자 코(e-코)를 개발해 왔습니다.
그러나 개발의 주요 과제는 시스템을 소형화하고 복잡한 냄새 혼합물 내에서 정확한 가스 종과 그 농도를 결정하는 데 있어 인식 능력을 높이는 데 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 HKUST 전자 컴퓨터 공학부 및 화학 및 생물 공학부의 석좌교수인 FAN Zhiyong 교수가 이끄는 연구팀은 하나의 작은 나노 구조 칩에 다양한 센서를 폭넓게 배열할 수 있는 엔지니어링 재료 구성 구배를 사용했습니다.
그들의 생체 모방 후각 칩은 인공 지능의 힘을 활용하여 혼합 가스에 대한 탁월한 구별 가능성과 24가지의 구별된 냄새로 다양한 가스에 대해 탁월한 감도를 보여줍니다.
그들의 후각 칩의 응용 분야를 확장하려는 비전으로, 그 팀은 또한 그 칩들을 로봇 개의 시각 센서와 통합하여 블라인드 박스 안의 물체를 정확하게 식별할 수 있는 후각과 시각 시스템을 결합시켰습니다.
생체 모방 후각 칩의 개발은 식품, 환경, 의료 및 산업 공정 제어 등에서 인공 후각 및 전자 코 시스템의 기존 광범위한 응용을 개선할 뿐만 아니라 첨단 로봇 및 휴대용 스마트 장치와 같은 지능형 시스템에서 보안 순찰 및 구조 작업에 적용할 수 있는 새로운 가능성을 열어 줄 것입니다.
예를 들어, 실시간 모니터링 및 품질 관리 분야의 응용 분야에서 생체 모방 후각 칩은 산업 공정의 여러 단계와 관련된 특정 냄새 또는 휘발성 화합물을 감지하고 분석하여 안전성을 보장하고, 환경 모니터링에서 비정상적이거나 위험한 가스를 감지하며, 파이프의 누출을 식별하여 적시에 수리할 수 있도록 하는 데 사용될 수 있습니다.
이 연구에서 제시된 기술은 냄새 디지털화 영역에서 중추적인 돌파구 역할을 합니다.
과학계가 현대적이고 성숙한 영상 감지 기술에 의해 촉진된 시각 정보 디지털화의 성공적인 보급을 목격함에 따라, 첨단 냄새 센서의 부재로 인해 향기 기반 정보의 영역은 아직 미개척 상태로 남아 있습니다.
판 교수팀의 연구는 거대한 잠재력을 가진 생체 모방 냄새 센서의 개발을 위한 길을 열었습니다.
이 센서들은 더 발전함에 따라 휴대폰과 휴대용 전자제품에 소형 카메라가 보편적으로 존재하는 것처럼 널리 활용되어 사람들의 삶의 질을 풍부하게 하고 향상시킬 수 있습니다.
“앞으로, 우리는 적합한 생체 적합성 물질의 개발로, 생체 모방 후각 칩이 인간의 몸에도 적용되어 평소에는 냄새를 맡을 수 없는 냄새를 맡을 수 있기를 바랍니다. 그것은 또한 우리의 숨 속에서 그리고 우리의 피부에 의해 방출되는 휘발성 유기 분자의 이상을 감시하고, 잠재적인 질병에 대해 경고할 수 있고, 생체 모방 공학의 더 많은 잠재력에 도달할 수 있습니다”라고 Fan 교수는 말했습니다.