Tại sao chúng ta sử dụng tia hồng ngoại để đóng rắn vật liệu trong các cảm biến sinh học?
Khi chế tạo cảm biến sinh học, nhiệt độ là yếu tố cần được kiểm soát kỹ lưỡng. Chúng ta cần nhiệt độ để đóng rắn các chất kết dính và vật liệu tổng hợp, nhưng nếu sử dụng quá nhiệt độ, các lớp vật liệu sinh học mà chúng ta đã dành nhiều giờ để chuẩn bị sẽ bị hủy hoại. Đây là một sự cân bằng khó khăn.
Đó là lý do tại sao chúng ta chọn sử dụng đèn hồng ngoại tần số cao. Thay vì sử dụng lò nướng lớn để tạo nhiệt, đèn hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào vật liệu. Phương pháp này hiệu quả hơn nhiều.
Về mặt vật lý, nguyên lý hoạt động của đèn hồng ngoại khá đơn giản.
Các lò nướng truyền thống mất rất nhiều thời gian để làm nóng không khí xung quanh sản phẩm – điều này hoàn toàn lãng phí. Đèn hồng ngoại thì khác: chúng phát ra bức xạ mà các polyme trong chip cảm biến sinh học có thể hấp thụ ngay lập tức. Nhờ đó, quá trình đóng rắn diễn ra nhanh hơn nhiều. Không cần phải chờ đợi lò nướng đạt nhiệt độ mong muốn nữa. Hơn nữa, vì đèn hồng ngoại không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu, nên chúng ta không cần lo lắng về vấn đề nhiễm bẩn.
Điều tuyệt vời nhất là chúng ta có thể loại bỏ các chất dung môi độc hại và chất xúc tác chứa kim loại nặng. Bức xạ từ đèn hồng ngoại tự động kích thích quá trình liên kết hóa học, giúp vật liệu đóng rắn một cách tự nhiên. Điều này giúp môi trường làm việc sạch hơn.
Tuy nhiên, cũng có một số nhược điểm. Vì đèn hồng ngoại tập trung nhiều nhiệt lượng vào một diện tích nhỏ, nên chúng ta có thể giảm kích thước buồng đóng rắn khoảng 60%. Điều này giúp tiết kiệm diện tích sử dụng. Nhưng chúng ta cần chú ý: nếu độ dày của vật liệu khác nhau, có thể xuất hiện những điểm nóng gây hại cho vật liệu. Chúng ta cần điều chỉnh các bộ phận phản xạ ánh sáng để đảm bảo nhiệt độ được phân bố đều.
Việc vận hành hệ thống cũng khá đơn giản. Khi đèn hồng ngoại hỏng, chúng ta chỉ cần thay thế nó mà không cần tháo rời toàn bộ máy móc. Chỉ cần kiểm tra các kết nối, loại bỏ các chất bẩn hoặc dấu hiệu oxy hóa, rồi lắp đèn mới vào. Rất đơn giản.
Việc chuyển sang sử dụng đèn hồng ngoại còn giúp chúng ta loại bỏ các hệ thống lọc khí VOC cồng kềnh mà các phương pháp sấy bằng dung môi truyền thống đòi hỏi. Chi phí điện cũng giảm đi, và không khí trong phòng sạch vẫn được duy trì ở trạng thái sạch sẽ.
Đó là một sự thay đổi đơn giản: thay vì làm nóng không khí, chúng ta chuyển sang làm nóng trực tiếp vật liệu cần xử lý.