حسگرهای گاز کاربردهای متنوعی مانند پایش محیط زیست، تشخیص و شناسایی ترکیبات آلی فرار، ارزیابی کیفیت مواد غذایی و تشخیص بیماریها دارند. قابلیت اطمینان در تجزیه و آنالیز گازها به حساسیت و گزینشپذیری حسگر گاز بستگی دارد. اکثر حسگرهای گاز رایج مانند حسگرهای اکسید فلزی، گزینشپذیری پایینی دارند. برای رفع محدودیت و نقصان این حسگرها تاکنون روشهای مختلفی ارائه شده است. یکی از روشهای امیدوارکننده برای افزایش گزینشپذیری حسگرهای گاز اکسید فلز، استفاده از کانالهای میکروفلوئیدیک است. در این روش یک حسگر گاز عام در انتهای یک کانال میکروفلوئیدیک تعبیه میشود. سرعت نفوذ گاز در حین عبور از داخل کانال بر اساس نرخ نفوذ و نرخ جذب یا واجذب بر روی دیوارهها تغییر پیدا میکند و در نهایت پاسخ حسگر گاز در انتهای کانال تغییر شکل و تاخیر معناداری پیدا میکند. این تغییر و تاخیر در پاسخ حسگر برای هر نوع گاز با توجه به نرخ نفوذ و جذب سطحی متفاوت است که به تشکیل یک پاسخ منحصر به فرد برای هر گاز منجر میشود. بهینهسازی هندسه و ابعاد کانال، پوششدهی دیوارههای داخلی آن و انتخاب حسگرهای مناسبتر از جمله تلاشهای صورت گرفته توسط محققان برای افزایش بیشتر گزینشپذیری بوده است.
در این پژوهش با کمک لایهنشانی فلزات بر روی دو سطح بالایی و پایینی کانال ابتدا تاثیر پوششدهی فلزات بر پاسخ حسگر گاز مورد بررسی قرار گرفته است. این پوششدهی نرخ جذب و واجذب روی دیوارهها را تغییر میدهد و پاسخ آن را دستخوش تغییر میکند. نتایج تجربی نشان داد که پوشش داخلی کانال تاثیر قابل توجهی بر پاسخ گذرای حسگر دارد. پاسخ های گذرا به دست آمده تا حدی همبستگی ندارند. این امر امکان استفاده از چندین کانال را برای ساخت یک آرایه حسگر و به دست آوردن اطلاعات متمایزتر برای تجزیه و آنالیز گاز فراهم می کند. تاثیر این عامل بر پاسخ حسگر به عنوان یک روش مدولهکننده غیرفعال شناخته میشود زیرا که پس از طراحی و ساخت کانال امکان تغییر آن وجود ندارد و امکان کنترل سرعت گاز در حین عبور آن از داخل کانال وجود ندارد. سپس دو سطح فلزی ایجاد شده بر جدارههای داخلی کانال به عنوان الکترود مورد استفاده قرار گرفت و یک پتانسیل الکتریکی ثابت بین این دو الکترود اعمال شد. بنابراین یک میدان الکتریکی عرضی ثابت در کانال ایجاد شد و تاثیر آن به ازای ولتاژهای بایاس مختلف مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر میدان الکتریکی بر پاسخ حسگر به بخارات الکلهای سبک به ازای شدتهای میدان الکتریکی مختلف آزمایش شد. نمودارها نشان داد که اعمال میدان الکتریکی سبب تسریع سرعت پاسخ اتانول میشود در حالیکه بر پاسخ سایر بخارهای تحت آزمایش تقریبا بی اثر است. اعمال میدان الکتریکی سبب تسریع در واکنش اکسیداسیون اتانول در داخل کانال میشود. دو فرضیه محتمل وجود دارد که افزایش سرعت واکنش اکسیداسیون یا به طور مستقیم تحت تاثیر میدان الکتریکی و یا در اثر فعالیت کانالیزوری فلزات لایهنشانی شده بر جداره کانال صورت میگیرد. در نهایت این پدیده میتواند برای تسهیل آنالیز مخلوط گازهای دوتایی و سهتایی اتانول استفاده شود. بنابراین، مدولاسیون فعال جریان گاز به کمک میدان الکتریکی میتواند به عنوان مبنایی برای افزایش گزینشپذیری حسگر عام و به دست آوردن اطلاعات بیشتر مربوط به گاز با استفاده از الگوهای مدولاسیون ولتاژ مختلف باشد.