Команда исследователей МПГУ, НИУ ВШЭ, ФГБУ «НМИЦ АГП им. В. И. Кулакова», НИТУ МИСИС, Сколтеха и Саратовского государственного университета представила новый метод создания высокоточных миниатюрных детекторов, которые могут «учуять» молекулы различных газов – от паров ацетона до токсичных соединений.
Как заявил лаборант-исследователь лаборатории фотонных газовых сенсоров технологического университета МИСИС Алексей Кузин, чтобы понять, как работает система, можно представить себе, что вы наносите идеально ровный слой песка на липкую ленту, чтобы она меняла цвет при контакте с нужным веществом.
– Мы сделали то же самое, но в наномасштабе и для высокоточных измерений, – рассказал Алексей Кузин.
Особенность технологии заключается в том, что учеными разработан специальный слой наноразмерных шариков из оксида кремния, где как на губке конденсируются молекулы газа, а изменения фиксирует фотонная интегральная схема.
– Такие детекторы многофункциональны, они способны быстро выявлять утечки на производстве, следить за чистотой воздуха в городах и даже помогать в диагностике диабета, – отметил Алексей Кузин.
Когда молекулы газа попадают в пористую структуру слоя наноразмерных шариков на нитрид-кремниевом оптическом чипе и конденсируются там, это вызывает сдвиги в резонансных частотах. Как раз эту информацию ученые и считывают с помощью лазерного света, распространяющегося по волноводам.
– Мы стремились не просто к высокой точности, а к технологичности, чтобы такие сенсоры можно было массово производить и применять, – сказал заведующий лабораторией фотонных газовых сенсоров университета Вадим Ковалюк – Надеюсь, что в ближайшем будущем сможем довести нашу разработку от экспериментального образца до полноценного изделия.
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.
Мона Платонова.
