Ученые из России превратили углеродные нанотрубки в детектор аммиака
Физики из Зеленограда и их зарубежные коллеги разработали сверхчувствительные датчики аммиака из углеродных нанотрубок, способные улавливать присутствие молекул этого газа в дыхании человека, говорится в статье, опубликованной в журнале Nanotechnology.
"Наши детекторы пригодны для использования в медицинских целях. К примеру, мы можем анализировать состояние человека по его дыханию", - рассказывает Иван Бобринецкий из Национального исследовательского университета "МИЭТ" в Зеленограде, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.
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, недавно 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.
Бобринецкий и его коллеги нашли еще одно применение для нанотрубок, превратив их в сверхчувствительный датчик аммиака - газа, широко применяющегося в промышленности, и принимающего участие во многих жизненных процессах в организме человека и других животных. К примеру, присутствие аммиака в выдыхаемом воздухе может сигнализировать о наличии проблем с работой почек, печени или заражении бактериями Helicobacter pylori.
Этот датчик, как рассказывают исследователи, работает примерно по тому же принципу, что и растение-"детектор" взрывчатки - электропроводность нанотрубок сильно меняется, если к ним временно присоединяются молекулы аммиака.
Руководствуясь этой идеей, Бобринецкий и его коллеги изготовили несколько прототипов подобных детекторов, "склеив" два типа нанотрубок, не содержащих в себе примесей и покрытых молекулами муравьиной кислоты. Эти трубки, как объясняют физики, реагируют на присутствие молекул аммиака с разной силой, что позволяет точно измерять его концентрации даже в том случае, если в воздухе содержится лишь несколько десятков молекул аммиака на миллион других молекул.
Как показали эксперименты с этими датчиками, подобные сенсоры аммиака обладают несколькими плюсами по сравнению с обычными металлическими детекторами этого газа - они работают при комнатной температуре, требуют в разы меньше электричества и не требуют очистки. Соответственно, их можно применять не только для медицинских целей, но и наблюдений за экологической обстановкой на улицах города и в помещениях.
