Ученые придумали электронный нос на основе титановых нанотрубок — Naked Science
6 минут
Сколтех

Ученые придумали электронный нос на основе титановых нанотрубок

Ученые из России и Германии придумали, как создать селективный и высокочувствительный газовый сенсор, который может использоваться для контроля за состоянием окружающей среды. В основе нового газового анализатора — нанотрубки из диоксида титана.

Человечество нуждается в точных и недорогих газовых сенсорах, так как мониторинг состояния атмосферы — это крайне актуальная задача при нынешнем уровне развития промышленности и растущем населении нашей планеты. Идеальный газовый сенсор должен быть очень чувствительным и селективным, для того чтобы точно определять даже небольшие количества тех или иных веществ в воздухе, а также понимать тип присутствующего вещества. Газовый сенсор нового поколения также должен быть недорогим в производстве и потреблять как можно меньше энергии.

Современные газовые сенсоры изготавливаются из различных материалов: оксидов переходных металлов, углеродных материалов (графен, углеродные нанотрубки) и различных полимеров. Несмотря на очевидный прогресс в повышении чувствительности таких сенсоров, основной проблемой остается их низкая селективность. В то же время есть постоянная потребность в поиске новых технологий, совместимых  с современной электроникой.

Cхема изготовления мультисенсорного чипа на основе массива нанотрубок диоксида титана: (a-e) обозначают титановую фольгу (а), титановую фольгу с выращенным массивом нанотрубок диоксида титана (b), выделенный массив нанотрубок (с), массив нанотрубок, помещенный на чип (d), схему мультисенсорного чипа, разваренного в 50-пиновый керамический корпус (е)

В новом исследовании ученые из Сколтеха,  Карлсруйского технологического института (Германия), Саратовского технического университета и Института радиоэлектроники им. В. А. Котельникова РАН предложили технологию по созданию очень чувствительного сенсора с хорошей селективностью. В основу метода легло решение из области нанотехнологий. Ученые предложили создать сенсоры на основе упорядоченных массивов нанотрубок из диоксида титана, технология получения которых основана на использовании методов так называемой «мягкой химии».

Диоксид титана — материал, проявляющий хеморезистивные свойства, его сопротивление изменяется при проявлении в атмосфере паров газа. Для реализации селективного определения паров газов в устройстве чувствительный материал разделен на сегменты — сенсоры, каждый из которых немного отличается по свойствам от других. Совокупность сигналов такой линейки сенсоров при воздействии паров газа можно рассматривать как «отпечаток пальца», характерный для паров каждого конкретного газа. 

«В ходе лабораторных исследований нам удалось протестировать отклик нашей системы — воздух, содержащий пары ацетона, изопропранола и этанола. Последние два газа очень похожи друг на друга с химической точки зрения. Мы смогли не только детектировать эти газы, но и определить их тип, для этого мы «обучили» нашу систему идентифицировать появление газа по  его “отпечатку пальца”», — рассказывает  научный сотрудник Сколтеха и первый автор исследования Федор Федоров.

Органические газы, в частности ацетон, могут быть индикаторами состояния здоровья человека. Количество ацетона в выдыхаемом человеком воздухе бывает повышенным при таких заболеваниях, как сахарный диабет, онкология и многие другие. Таким образом, новая технология может найти применение в диагностике заболеваний и в мониторинге окружающей среды.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
144 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
30 ноября
7 минут
Василий Парфенов

История с загадочным артефактом в американском штате Юта становится все запутаннее. Мало того, что, вопреки всем предосторожностям властей, «монолит» нашли любопытные граждане, так его еще украли. А недавно стало известно об аналогичной находке в Европе — на территории археологического памятника в Пятра-Нямце, Румыния.

30 ноября
4 минуты
Василий Парфенов

Пилотируемый глубоководный аппарат «Фэньдоучжэ» опустился на глубину 10 909 метров в Марианскую впадину. Во время этого погружения впервые осуществлялась прямая трансляция фото и видео на поверхность.

29 ноября
53 минуты
Александр Березин

Ровно 208 лет назад русские войска разгромили армию Наполеона при Березине. Часто говорят, что отступление французской Великой армии из Москвы было чередой ее неудач и русских успехов. Однако реальность оказалась заметно сложнее: де-факто русские войска понесли большие неоправданные потери, а общим итогом кампании стало бегство Наполеона из России, но не его пленение, почти неизбежное в тех условиях. Наиболее вероятной причиной всех этих проблем было особое геополитическое видение ситуации одним человеком — Михаилом Кутузовым. Рассказываем, почему он не хотел побеждать Наполеона и сколько жизней за это заплатила наша страна.

30 ноября
7 минут
Василий Парфенов

История с загадочным артефактом в американском штате Юта становится все запутаннее. Мало того, что, вопреки всем предосторожностям властей, «монолит» нашли любопытные граждане, так его еще украли. А недавно стало известно об аналогичной находке в Европе — на территории археологического памятника в Пятра-Нямце, Румыния.

26 ноября
32 минуты
Илья Ведмеденко

Недавние события в Нагорном Карабахе показали, что победить в современной войне, не имея ударных беспилотников, сложно. Россия пока отстает от стран Запада, Китая, Израиля и даже Турции, но делает все возможное, чтобы сократить этот разрыв.

25 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Астроном-любитель нашел в каталогах звезду солнечного типа, от которой еще в 1970-е на Землю мог прийти знаменитый «внеземной» сигнал.

14 ноября
34 минуты
Василий Парфенов

На вопрос, кто проживает на дне океана, люди отвечают по-разному. Дети и некоторые взрослые скажут: Губка Боб Квадратные Штаны. Фанаты Лавкрафта благоговейно, но с огоньком в глазах пробормочут нечто вроде «Ктулху фхтагн». А подводники и океанологи задумчиво посмотрят на вопрошающего и, если повезет, расскажут много интересного. Про квакеров, «биоуток», «блуп» и еще Посейдон его знает какие аномальные явления подводного мира.

22 ноября
25 минут
Александр Березин

Планеты вокруг нашего Солнца расположены совсем не так, как в других системах. И это имеет крайне необычные практические последствия: расчеты показывают, что вокруг нашей звезды должны вращаться две потенциально обитаемые планеты, а не одна, как сейчас. Одна из них куда-то бесследно исчезла – и это еще в лучшем случае. Рассказываем, почему так получилось и кто конкретно в этом виноват.

24 ноября
8 минут
Мария Азарова

Попадание патогена в эпителий слизистой дыхательных путей и захват вирусом бокаловидных клеток приводит к нарушению слизистого барьера. Из-за уменьшения количества муцина снижается не только обонятельная чувствительность, но и возникают неприятные ощущения в носу и рту, в том числе сухость.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: