• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
31.07.2023
НТИ Фотоника
1 044

Российские ученые разработали кремниевый биосенсор для контроля здоровья человека и состояния окружающей среды

4.6

Ученые консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника» из Алферовского университета совместно с коллегами из МФТИ создали мультисенсор на основе нанонитей кремния. Разработка за одну минуту детектирует аммиак, соляную кислоту, ацетон и изопропиловый спирт в парах воды для медицинских и экологических применений.

Российские ученые разработали кремниевый биосенсор для контроля здоровья человека и состояния окружающей среды
Изображения нанонитей кремния, полученные методами электронной и оптической микроскопии, а также вольтамперная характеристика сенсоров на их основе / © Пресс-служба НТИ Фотоника / Автор: Regulus Tremerus

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Nanomaterials. «Чувствительным элементом мультисенсора выступают нанонити кремния, с диаметром порядка 100 нанометров и длиной 10 микрометров. Это нити толщиной в одну четвертую человеческого волоса. Благодаря таким размерам нитей нам удалось получить сенсор, способный детектировать разные виды химикатов в воде. Прибор можно как окунать в анализируемую пробу, так и располагать над пробой, для его работы достаточно мультиметра и 60 секунд вашего времени», – заявил Алексей Большаков, заведующий лабораторией Функциональных наноматериалов, Центр фотоники и двумерных материалов, МФТИ.

Ученые предложили новые подходы к спектроскопии полного электрического сопротивления (импеданса) сенсоров на основе нанообъектов, что обеспечило селективность к нескольким химическим веществам. Размер сенсора – не больше пуговицы на рубашке. Цена опытного образца лимитируется наличием небольшого количества золота, которое можно заменить на более дешевый металл, например, серебро или алюминий, без существенной потери свойств. Ученые также отмечают, что сенсор можно использовать и для анализа состояния спортсменов.

Концепция сенсора и его спектры полного электрического сопротивления (импеданса) в присутствии различных химикатов / © Пресс-служба НТИ Фотоника

«Такой сенсор можно защитить фильтром и установить в канализационный слив, чтобы оценить уровень токсичных выбросов предприятия. Кроме того, можно взять мазок пота спортсмена, растворить пробу в воде и проанализировать уровень аммиака в нем. Зная индивидуальную норму такого биологического маркера для конкретного спортсмена, становится возможным контроль его физической формы, метаболизма и так далее», – объяснил Валерий Кондратьев, младший научный сотрудник лаборатории Функциональных наноматериалов, Центр фотоники и двумерных материалов, МФТИ.

Разработка российских ученых продемонстрирована на всемирном конгрессе Biosensors 2023, (Пусан, Корея), посвященном биосенсорам со всего мира. «Существенный вклад в работу принадлежит лаборатории Возобновляемых источников энергии Алферовского университета (заведующий лабораторией Мухин И. С., ведущий научный сотрудник Гудовских А.С.), в которой и были синтезированы нанонити кремния, а также лаборатории Оптики гетерогенных структур и оптических материалов (заведующий лабораторией Липовский А.А.), на базе которой мы получили основные экспериментальные данные о свойствах нанонитей», – уточнил Валерий Кондратьев.

«Тандем Москва-Санкт-Петербург успешно зарекомендовал себя и в других работах нашей группы, например, в области фотоники. Нашей целью является развитие науки с вектором на улучшение качества жизни людей, сенсорика – делает это прямо сейчас, фотоника – задел на будущее, в котором информация передается и кодируется светом, со скоростью света», – заключил Алексей Большаков. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Центр компетенций НТИ Фотоника создан в конце 2020 года, на базе ПГНИУ. В Центре создан консорциум в, который входит 39 организаций от Санкт-Петербурга до Владивостока. Ключевые участники консорциума – ПГНИУ, ПАО «ПНППК», ИТМО, Сколтех, НГУ и ИАиЭ СО РАН. Сегодня Центр разрабатывает ряд новых технологий, решений и продуктов, готовит новые объекты интеллектуальной собственности, а также осуществляет подготовку специалистов в области сквозных технологий фотоники. Ключевая задача Центра – перенести результаты фундаментальных исследований на практические рельсы, выстроить кооперацию с индустриальными партнерами, подготовить высококвалифицированные кадры и создать линейку образовательных продуктов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Вчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многие другие элементы для возникновения жизни никогда не исчезали с лица нашей планеты.

Вчера, 16:57
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

Позавчера, 13:00
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

Вчера, 08:27
Александр Березин

Популярная гипотеза о доставке большого объема легких элементов на древнюю Землю с кометами и астероидами получила существенный удар: «импорт» был весьма невелик. Значит, вода и многие другие элементы для возникновения жизни никогда не исчезали с лица нашей планеты.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно