От анализа выдыхаемого воздуха до выявления взрывчатых веществ – многие приложения нуждаются в точных и надежных электронных системах обоняния. Однако существующие технологии часто не соответствуют этим требованиям. Именно поэтому была создана гибкая сенсорная платформа, способная не только идентифицировать газы, но и измерять их скорость, подобно радару для контроля скорости. Эта инновация фиксирует, с какой скоростью молекулы проходят через специальный наноматериал, открывая новые горизонты для ее применения.
Традиционные химические сенсоры обычно оценивают количество конкретного вещества, адсорбированного на поверхности. Однако воздух содержит сотни летучих органических соединений (ЛОС), которые часто присутствуют в низких концентрациях и смешиваются друг с другом. Усложняет задачу и то, что водяной пар может превышать концентрацию целевых веществ в тысячу раз, что мешает многим датчикам работать точно. В результате страдает надежность и точность измерений.
Новая сенсорная платформа использует металлоорганические каркасы (МОК) – материалы с сеткой нанопор одинакового размера, действующие как молекулярные радары. При слегка повышенной температуре молекулы газа проходят через поры с различной скоростью, зависящей от их структуры. Эта скорость служит уникальным «отпечатком пальца» каждой молекулы. Измеряя скорость движения молекул, исследователи могут различать разные газы даже в сложных условиях, где традиционные сенсоры оказываются бессильны. Этот подход можно сравнить с контролем скорости для молекул. Новая технология позволяет учитывать не только количество молекул, проходящих через нанопоры, но и различия в их скорости. Этот метод получил название кинетической селективности. Эта дополнительная информация существенно повышает эффективность системы.
Уникальность новой платформы заключается в ее масштабируемости. Настраивая металлоорганические каркасы, можно адаптировать сенсор к конкретным задачам без изменения базовой технологии. Система остается компактной, энергоэффективной и высокопроизводительной, превосходя коммерческие «электронные носы», даже в условиях высокой влажности или сложных газовых смесей с низкими концентрациями.
Эта технология имеет широкий спектр потенциальных применений. Она может использоваться для диагностики диабета с помощью анализа дыхания, обнаружения утечек в химической промышленности, выявления неисправностей в литий-ионных аккумуляторах, мониторинга качества воздуха в помещении и на улице, а также для контроля свежести фруктов и овощей. Кроме того, она позволяет быстро и точно выявлять скрытые взрывчатые вещества и наркотики. Благодаря модульной конструкции сенсор можно легко адаптировать к различным задачам: выберите подходящие МОК, и платформа выполнит свою работу.
Источник: rutab.net
распечатать статью
