Исследователи из России и Германии разработали и напечатали на чипе «электронный нос» — мультисенсорный газовый датчик. Разработка будет актуальна для создания недорогих чувствительных датчиков, которые могут использоваться в портативной электронике и здравоохранении. Статья опубликована в журнале ACS Applied Materials Interfaces.
Ученые из Сколковского института науки и технологий, Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина, Технологического института Карлсруэ, Московского физико-технического института и компании Breitmeier Messtechnik GmbH создали компактную сенсорную систему, в составе которой используются датчики, способные распознавать компоненты сложных газовых смесей и работающие практически по тому же принципу, что и нос человека. Используя технику 3D-печати, ученые нанесли на чип с несколькими подключенными электродами нанокристаллические пленки из оксидов восьми металлов — марганца, церия, циркония, цинка, хрома, кобальта, олова и титана.
«В нашей работе мы использовали микроплоттерную печать чернилами на основе истинных растворов, которые далее были трансформированы в оксиды. Полученные результаты представляют ценность с нескольких точек зрения. Во-первых, разрешение печати сравнимо с расстоянием между электродами на чипе, который был оптимизирован для повышения удобства измерений. Таким образом мы продемонстрировали совместимость этих технологий. Во-вторых, нам удалось использовать оксиды различных металлов, что позволило получить более ортогональный сигнал от чипа и тем самым повысить селективность датчика. Можно также предположить, что эта технология обладает воспроизводимостью и может быть легко внедрена в промышленности для изготовления чипов с аналогичными характеристиками, что действительно важно для производства датчиков типа «электронный нос»», — рассказывает соавтор исследования, старший научный сотрудник Сколтеха Федор Федоров.
В ходе экспериментов ученые показали, что «электронный нос» способен улавливать разницу между парами схожих по химическому составу спиртов. Обнаружение высокотоксичного метанола в напитках и выявление различий между метанолом и этанолом имеет важное значение с точки зрения охраны здоровья и жизни людей.
Хотя работа устройства пока обеспечивается при относительно высоких температурах − 200-400 оС — исследователи полагают, что повысить чувствительность и обеспечить работу датчиков при комнатной температуре можно, используя новые квазидвумерные материалы. Теперь ученые планируют продолжить работу в этом направлении и, в частности, оптимизировать материалы, используемые для снижения энергопотребления.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
