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.
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.
Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

6 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Психологи показали, что у спящих в общей кровати пар фазы быстрого сна более упорядочены и длятся дольше, чем у тех, кто спит сам по себе.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: