ChIMES: 정밀 화학 식별을 위한 저비용 자기탄성 센서

표적 반응 물질(TRM)을 자기탄성(M-E) 센서의 액추에이터로 사용하는 저비용 센서 기술인 ChIMES(Chemical Identification by Magneto-Elastic Sensing)가 개발되었습니다(그림 1).

TRM은 많은 종류의 화학 및 생화학 화합물에서 나올 수 있으며, 다양한 선택도를 가집니다. 특정 표적에 대한 강한 친화력을 가진 TRM은 개별적으로 사용할 수 있으며, 분산된 선택도를 가진 TRM은 어레이로 구성하여 인공 신경망이나 기타 인공지능 기반 도구로 분석 및 해석에 사용할 수 있습니다. 자기탄성 구성 요소는 높은 투자율과 매우 낮은 보자력을 가진 비정질 강자성 합금입니다. TRM이 표적을 만나면 합금의 자기적 특성을 감지 가능한 방식으로 변화시키는 힘을 가합니다. 이는 여기-검출 코일 세트로 감지할 수 있습니다.

ChIMES는 강자성 금속과 강자성 금속에 결합된 분자 인식 시약을 포함합니다. 분자 인식 시약은 표적 물질의 증기나 액체에 노출되면 팽창하여 강자성 금속에 인장 응력 변화를 일으킵니다. 표적 물질은 인장 응력 변화로 인한 강자성 금속의 자기 스위칭 특성 변화를 기반으로 감지됩니다.

이 센서는 TRM이 식별되거나 개발될 수 있는 모든 것을 감지할 수 있습니다. 비금속 또는 얇은 금속 장벽을 통한 비테더링 통신이 가능합니다. ChIMES는 소형화할 수 있으며, 온보드 배터리로 구동할 만큼 에너지 효율적입니다. 모양, 크기, 외관을 특정 니즈에 맞게 조정할 수 있습니다. ChIMES는 공공 및 비밀 애플리케이션 모두에 적합하며, 모듈식 TRM으로 여러 가변 표적을 동시에 감지할 수 있습니다. 이 센서는 가스 크로마토그래피 같은 기술보다 훨씬 저렴합니다.

ChIMES의 응용 분야에는 폭발물 또는 태그전트, 화학 및 생물학전 제제와 그 제조 전구체나 부산물, 건강 진단 및 약물 탐지를 위한 호기 성분, 유해 산업 화학 물질, 식품 신선도 및 안전성, 휘발성 유기 화합물, 기타 공기 및 수질 오염 물질 등이 포함됩니다.