МОСКВА, 9 декабря. /ТАСС/. Российские химики разработали простой в изготовлении полупроводниковый химический сенсор на базе углеродных нанотрубок, способный всего за 40 секунд выявлять присутствие в воздухе большого числа разных газов или вредных веществ и при этом непрерывно работать на протяжении очень долгого времени. Об этом сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Применение такого рода сенсоров не ограничивается оценкой качества воздуха на производстве или вблизи автодорог. Так, пациенты с диабетом первого типа выдыхают воздух с содержанием ацетона, по количеству которого можно понять, когда необходима инъекция инсулина. А по концентрации газов в парнике или в промышленном холодильнике можно оценить, насколько созрели фрукты и овощи или начало ли портиться мясо", - говорится в сообщении.
Эта технология была разработана группой российских химиков под руководством профессора "Сколтеха" Альберта Насибулина. Его научная команда уже много лет работает над созданием различных технологий производства углеродных нанотрубок, а также над разработкой датчиков и сенсоров на их базе. К примеру, несколько лет назад ученые из "Сколтеха" применили этот наноматериал для создания датчиков аммиака, ацетона и ряда других веществ.
Устройство и прочие электронные аналоги "носа" животных на базе нанотрубок отличаются высокой чувствительностью и скоростью работы, однако большинство из них достаточно сложно производить или же их характеристики сильно меняются в процессе эксплуатации. Руководствуясь этими соображениями, исследователи разработали новый сенсор, лишенный этих недостатков, а также систему машинного обучения для обработки данных.
Созданный ими прибор представляет собой пленку из одностенных углеродных нанотрубок, которая непрерывно взаимодействует с окружающим ее воздухом или газом, что оказывает существенное влияние на ее электрическое сопротивление. Под действием импульсов тока данная пленка циклически нагревается до 120 градусов Цельсия и затем быстро охлаждается, что влияет на характер взаимодействия наноструктур с молекулами веществ, присутствующими в изучаемой среде.
Ученые разработали алгоритм, который способен улавливать эти изменения и учитывать то, как меняются свойства пленки из нанотрубок с течением времени. Благодаря этому новый детектор способен на протяжении нескольких часов улавливать ацетон, двуокисьазота и сероводород в очень малых концентрациях, порядка 10-25 частей на миллион, и при этом отличать одно вещество от другого с очень высокой вероятностью. В перспективе, это позволит применять подобные дешевые датчики газов в большом числе приборов и сред, подытожили химики.
