Инновационный датчик способен с высокой точностью определять состав атмосферы, выявляя вредные вещества всего за несколько минут. Рассмотрим, как он функционирует.
Не все токсичные газы обладают характерным запахом или цветом. Однако простая сетка из маленьких разноцветных квадратиков может все равно обнаружить их наличие в воздухе. Разработанная учеными доступная и долговечная сенсорная матрица мгновенно изменяет свою окраску при контакте с ядовитыми газами, обеспечивая точное определение состава атмосферы всего за несколько минут, сообщает Phys.org.
«Электронные носы» предназначены для регистрации следов опасных химических соединений. Электронная начинка таких устройств зачастую стоит дорого и плохо адаптирована для работы в условиях повышенной влажности. Эту проблему способны решить оптоэлектронные аналоги, в которых роль электроники исполняют специальные красители, меняющие цвет при взаимодействии с определенными химическими компонентами.
Исследовательская группа под руководством Виджая Така разработала и протестировала новый тип оптоэлектронного сенсора — матрицу небольших датчиков, предназначенных для выявления и измерения концентрации токсичных газов. Каждый элемент сенсора выполнен в виде маленького бумажного квадрата, внутри которого находятся мельчайшие кремниевые частицы, покрытые особым веществом-красителем, изменяющим оттенки и яркость при контакте с определенными молекулами или ионами.
Для проверки точности системы специалисты провели испытания, воздействуя на неё 12 различными токсичными газами в двух концентрациях каждого. До и после пятиминутного контакта с каждым газом ученые фотографировали цветовые изменения и интенсивность окрашивания квадратов сенсоров. Полученный визуальный паттерн позволил точно определить тип и концентрацию присутствующих газов. Последующие тесты подтвердили высокую надежность новых сенсоров: вероятность правильного определения вида токсичного вещества составляла почти 100%, а ошибка в оценке концентрации была лишь 4%. Более того, дополнительные испытания показали, что чувствительность сенсоров не снижается даже при изменении уровня влажности.
Разработчики отметили, что стоимость производства одного такого сенсора не превышает 20 центов (примерно 15 рублей), что открывает возможности для массового применения технологии в экологическом мониторинге. В будущем эксперты планируют создать прототип портативного оптоэлектронного носа, который будет способен обнаруживать опасные химические вещества на открытом воздухе.
Фото: hi-tech.mail.ru