Физики из России создали электронный "нос" из титановых нанотрубок
Ученые из России и Германии создали высокочувствительный и очень избирательный датчик газов, используя нанотрубки из окиси титана, и опубликовали "инструкции" по сборке этого электронного "носа" в журнале Scientific Reports.
"Мы протестировали отклик нашей системы на воздух, содержащий в себе 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 Федор Федоров, научный сотрудник Сколтеха, чьи слова приводит пресс-служба института.
С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 году им прочили большое будущее в современной промышленности. Они обладают множеством полезных свойств - хорошей электро- и теплопроводностью, высокой прочностью и механической устойчивостью. Первые же эксперименты показали, что нанотрубки крайне сложно применять на практике из-за их малых размеров и сложностей в их соединении и сплетении в единые волокна.
С другой стороны, добавление нанотрубок в другие материалы или их "вставка" в клетки живых существ оказалось более перспективной вещью. К примеру, в прошлом году ученые выяснили, что встраивание нанотрубок в листья растений превращает их в сверхчувствительные детекторы взрывчатки, светящиеся при появлении в воздухе следов их молекул, а также утраивает эффективность фотосинтеза.
Федоров и его коллеги использовали нанотрубки из другого материала - двуокиси титана - для создания сверхчувствительных детекторов различных газов, которые могут не только находить следы потенциально опасных веществ в воздухе, но и определять то, какие из них присутствуют в нем.
Подобный датчик изготавливается достаточно простым способом - ученые помещают фольгу из титана в специальную ванну, пропускают через нее ток и получают набор нанотрубок, которые впоследствии пересаживаются на поверхность кремниевого чипа, способного взаимодействовать с ними.
Этот датчик, как рассказывают исследователи, работает примерно по тому же принципу, что и растение-"детектор" взрывчатки - сопротивление нанотрубок временно меняется в тот момент, когда к ним присоединяются молекулы спирта, изопропанола и других газов или испарений. Сила этих изменений зависит от того, как устроена присоединенная молекула, что позволяет очень точно и быстро находить их и раскрывать их состав.
Для этого ученые разделили прототип детектора газа на несколько сегментов, чьи свойства немного отличаются друг от друга. Анализируя и сравнивая изменения в сопротивлении каждого из них, можно очень точно определять то, молекулы какого газа прошли через эти нанотрубки. Как отмечает Федоров, пакет подобных изменений можно рассматривать как своеобразный "отпечаток пальца", характерный для паров каждого конкретного газа.
Подобные датчики, как отмечает пресс-служба "Сколтеха", можно использовать не только для мониторинга состояния окружающей среды на промышленных предприятиях, но и в медицинских целях. К примеру, подобный "нос" сможет найти следы ацетона в дыхании человека, указывающие на наличие диабета или раковых опухолей в его организме.
