Поиск:
 

Российские ученые разработали мультисенсорный чип для оперативного мониторинга качества воздуха

RU-1000 Рейтинг
Поделитесь страницей в Социальных сетях
Российские ученые разработали мультисенсорный чип для оперативного мониторинга качества воздуха

Исследователи Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ» совместно с коллегами из Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина (СГТУ) создали уникальный чип, который позволит диагностировать состояние окружающей среды, а также контролировать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Сегодня особое внимание уделяется контролю содержания химических веществ в воздухе. Анализ концентрации газов и различных примесей в помещении и на открытой местности необходим для мониторинга состояния окружающей среды, контроля выброса загрязняющих веществ в атмосферу, а также для проведения неинвазивной диагностики заболеваний дыхательных путей. Обычно для выявления уровня загрязнения воздуха используются специальные газоаналитические системы — дорогостоящие и немобильные.

Упростить процесс диагностики воздуха, сделать его более быстрым и менее затратным позволит совместная разработка ученых Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» и Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина. Их изобретение — мультисенсорный чип весом всего 5 г — относится к области сенсорной техники и нанотехнологий.

По словам доцента кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Светланы Налимовой, одного из создателей чипа, главное отличие их устройства в том, что оно состоит из нескольких адсорбционных хеморезистивных сенсоров, что позволяет определять присутствие нескольких газов в воздухе. Существующие на рынке аналоги способны различать только один вид газа.

«С помощью математической обработки поступающих от нескольких сенсоров сигналов происходит разделение газов. В данном изобретении это показано на примере паров органических растворителей — ацетона, изопропилового спирта и этанола. За счет того, что в данном изобретении используются иерархические структуры оксида цинка в сочетании с математической обработкой сигналов от линейки сенсоров, появляется возможность обнаружить и различить низкие концентрации газов, что другими приборами в этой ценовой категории сделать невозможно», — объясняет она.

Роль научной группы СПбГЭТУ «ЛЭТИ» под руководством профессора кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) Вячеслава Мошникова в разработке нового способа изготовления газоаналитического мультисенсорного чипа заключалась в подготовке газочувствительных слоев для мультисенсорного устройства. В их основе лежат иерархические структуры цинка, которые обладают большей площадью активной поверхности взаимодействия с газом этих структур. За счет него происходит увеличение регистрируемого сопротивления, по которому определяется наличие газов. Это изменение позволяет с большей точностью установить концентрацию примесей в воздухе. Ученые из СГТУ в свою очередь разработали алгоритмы обработки сигналов от линейки сенсоров.

«Эти разработки появились не на пустом месте. До этого в кандидатской диссертации Светланы Налимовой были приведены теоретические и экспериментальные исследования возможностей улучшения сенсорных свойств путем формирования чувствительных слоев с фрактально-перколяционной структурой. Далее в диссертационной работе Антона Бобкова на патентном уровне внедрены способы нанолитографии с атомно-молекулярным дизайном, — рассказывает Вячеслав Мошников. — В результате новая архитектоника газочувствительных слоев представляет иерархию, в которой нанокристаллические стержни образуют наноканалы с фрактально-перколяционной геометрией из составляющих нанокристаллов. Патент на это изобретение был признан одним из лучших в РФ за 2018 год. Перспективы мультисенсорного чипа в целом достаточно очевидны — улучшение селективности и чувствительности газовых сенсоров».

Как отмечают ученые, разработка может найти свое место на природоохранных предприятиях при проведении экологического мониторинга, на крупном производстве при анализе состояния воздуха в помещениях, а также в медицинской практике. В перспективе его можно поместить в небольшое портативное устройство, что позволит сделать оборудование для мониторинга качества воздуха более мобильным и менее дорогостоящим.



Дата: 13.08.2021
Новые компании
Адрес
127055, Тихвинский пер., д. 11, стр. 2, помещ. 1
Телефон
8 (800) 301-20-50 Бесплатно по России
Адрес
129329, г. Москва, ул. Кольская, д. 1, стр. 10
Телефон
(495) 225-31-77, 775-19-68
Адрес
141503, Мocкoвcкaя oблacть, г. Сoлнeчнoгopcк, ул. Рeвoлюции, д.3, стр.1, помещение 82
Телефон
+7(495)988-40-47, +7(495)988-40-48, +7(495)994-08-86
Адрес
125009, г. Москва, ул. Тверская 14
Телефон
8 (800) 200-15-77, +7 (495) 640-80-77
Адрес
194100, Россия, Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 39, литера А, пом. 37-Н, офис 226А
Телефон
+7(812)385-72-92; +7(495)662-98-58;+7(800)333-07-58
Все компании