Создан нанофотонный датчик для обнаружения молекул опасных газов

МОСКВА, 18 июля. /ТАСС/. Физики из России разработали высокоточный детектор опасных газов и различных летучих веществ, построенный на базе фотонной интегральной схемы и набора из наноразмерных сфер, нанесенных на поверхность этого чипа. Данный сенсор позволит создать новые методы выявления диабета, а также повысить безопасность производства, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

"В основе технологии - слой наноразмерных шариков, где как на губке, конденсируются молекулы газа, а изменения фиксирует фотонная интегральная схема. В перспективе детекторы можно будет применять в медицине для быстрого и неинвазивного анализа дыхания, в том числе на ацетон - маркер диабета - или этанол. На промышленных объектах - для выявления утечек, а также в городской среде для мониторинга загрязнений", - говорится в сообщении.

Новая технология была разработана группой исследователей из НИТУ МИСИС, "Сколтеха", Московского государственного педагогического университета, НИУ ВШЭ, ФГБУ "НМИЦ имени Кулакова" и Саратовского государственного университета под руководством профессора "Сколтеха" Дмитрия Горина. Созданный ими датчик построен на базе набирающей популярность технологии оптофлюидики, комбинирующей в себе принципы фотоники и микрогидродинамики.

В данном случае, ученым удалось столь плотно расположить набор из кремниевых наносфер на поверхности фотонного чипа, что эта структура начинает вести себя как своеобразная губка, в порах которой конденсируются пары изучаемых газов и летучих веществ. Когда это происходит, характер прохождения света через чип заметным образом меняется даже при очень малых количествах конденсата, что позволяет выявлять его присутствие.

"Когда молекулы изучаемого газа попадают в пористую структуру слоя из наноразмерных шариков на нитрид кремниевом оптическом чипе и конденсируются там, это вызывает сдвиги в резонансных частотах изготовленных нами устройств. Мы успешно считываем их с помощью лазерного света, распространяющегося по волноводам", - пояснила инженер Лаборатории фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС Ирина Флоря, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Для повышения надежности работы этого сенсора российские ученые разработали подход, позволяющий наносить кремниевые наносферы с максимально высокой плотностью и без появления уплотнений и пустот. По словам исследователей, высокая чувствительность, стойкость к внешним факторам и компактность созданных ими датчиков открывают дорогу для их применения в максимально широком числе областей науки и экономики.