В России запатентовали сверхчувствительный газоаналитический чип

ТАСС, 14 августа. Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) совместно с коллегами из Саратова запатентовали газоаналитический мультисенсорный чип, который способен обнаружить 10 молекул газа в 1 млрд частиц воздуха. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

"Наш научный коллектив разработал простую мультисенсорную систему, которая изготавливается в один технологический этап. Уже сегодня она уверенно отличает друг от друга метанол, этанол, изопропанол, бутанол и аммиак", - цитирует пресс-служба доктора технических наук, заведующего кафедрой "Нано- и микроэлектроника" ПГУ Игоря Пронина.

По словам разработчиков, полупроводниковые газовые сенсоры, которые широко используются для обнаружения утечек природного газа в бытовых условиях и на производстве, наряду с простотой изготовления и низкой себестоимостью, имеют несколько существенных недостатков. Один из них - низкая селективность. "Таким приборам очень трудно отличить, с каким газом мы имеем дело. Например, парами этанола или ацетона", - отметил Пронин.

Для селективного распознавания газов и газовых смесей возможно использовать мультисенсорные системы, состоящие из большого количества элементов, каждый из которых по-своему реагирует на определенный газ. Компьютерная обработка сигнала с каждого элемента дает информацию о составе газовой смеси. Однако эти приборы не получили широкого распространения из-за высокой стоимости и сложности анализа выходного сигнала.

Особенности разработки

Коллектив ученых из Пензы и Саратова предложил использовать при создании газоаналитического мультисенсорного чипа ультрафиолетовый и низкотемпературный отжиг. Это позволило получить прибор со стабильными параметрами, способный распознавать тип газа. "Еще одна важная особенность разработанного мультисенсорного чипа - обнаружение очень низких концентраций газов в окружающем воздухе - прибор способен обнаружить 10 частиц газа на 1 млрд молекул воздуха", - пояснили в пресс-службе ПГУ.

По словам Пронина, низкая чувствительность полупроводниковых газовых сенсоров связана с большим размером кристаллитов газочувствительного материала, который составляет десятки нанометров. Искусственное уменьшение их размеров ухудшает стабильность работы прибора, так как частицы размером менее 5 нм со временем стремятся к укрупнению. "Использованный нами подход, связанный с ультрафиолетовой обработкой газочувствительного материала, позволил "заморозить" наносостояние и получить очень высокий сенсорный отклик, стабильный во времени", - пояснил Пронин.

Газоаналитический мультисенсорный чип прошел апробацию на базе научно-исследовательской лаборатории "Сенсоры и микросистемы" Саратовского государственного технического университета имени Ю. А. Гагарина. В настоящее время несколько предприятий ведут переговоры с ПГУ о внедрении прибора в производство. Себестоимость газоаналитического мультисенсорного чипа составляет порядка 2 тыс. рублей.