Учёные СГУ имени Н.Г. Чернышевского разработали новые чувствительные элементы мультисенсорных чипов для газовых сенсоров, способных детектировать атомы инертных газов в сверхмалых концентрациях. Устройство не имеет аналогов. Исследователи готовят заявку на оформление патента на изобретение.
Инертные газы не имеют ни запаха, ни цвета, при этом их атомы неохотно вступают в химические реакции, что всегда было серьёзным препятствием для их идентификации. Саратовские учёные с помощью квантово-механических расчётов доказали, что обнаружение инертных газов возможно, и разработали для этой цели газовый сенсор на основе нанопленок диоксида олова.
«Суть раскрытого механизма детектирования положительных ионов гелия, неона и аргона заключается в том, что ион, подлетая к поверхности оксида олова, забирает один недостающий электрон. При этом он выбивает один поверхностный атом кислорода, тем самым меняя электрическое сопротивление плёнки. Это изменение и является хеморезистивным откликом, по величине которого определяется факт контакта поверхности плёнки с инертными газами и вид инертного газа», — объяснила принцип работы сенсора руководитель научной группы, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики СГУ Ольга Глухова.
Инертные газы широко применяются в различных сферах. В пищевой промышленности их используют при консервации упакованных продуктов, в архивах и музеях они помогают сохранять исторические документы, защищая их от окисления и других повреждений, в химической промышленности — создают безопасную среду для протекания реакций, минимизируя риск возгорания и нежелательных взаимодействий.
Новый датчик на основе нанопленок диоксида олова может определять сверхмалые концентрации инертных газов в широком диапазоне температур (до 400 оС). Учёные убеждены, что он станет незаменимым инструментом для обнаружения утечек инертных газов. Это повысит эффективность и безопасность в областях их применения.
Исследование поддержано грантом Минобрнауки России в рамках федеральной программы «Приоритет-2030» нацпроекта «Наука и университеты».
