Team udvikler gasfølende teknologi, der kan revolutionere miljø- og medicinsk diagnostik

Stoler på nanoteknologi, forskere fra Rusland og Tyskland under ledelse af Skoltech forsker Fedor Fedorov har udviklet en innovativ løsning til at detektere spor af gas i luften.

I betragtning af den voksende globale befolkning, menneskeheden har et presserende behov for præcise og overkommelige gassensorer, der pålideligt kan overvåge atmosfærens tilstand. Den ideelle gassensor ville være yderst følsom og selektiv, gør det muligt at detektere selv de letteste spor af visse typer stoffer i luften. Det ville også være billigt at producere og energieffektivt.

På nuværende tidspunkt, de fleste gassensorer er lavet af overgangsmetaloxider, kulstofmaterialer (grafen, carbon nanorør) og forskellige polymerer. På trods af de åbenlyse fremskridt med at øge følsomheden af ​​sådanne sensorer, utilstrækkelig selektivitet er fortsat et centralt problem. Desuden, der er altid et behov for nye teknologier, der er kompatible med moderne elektronik. Forskere fra flere universiteter i Rusland og Tyskland gik sammen om at løse disse udfordringer.

Som et resultat af deres forskning, de har udviklet en nanoteknologisk løsning til at skabe en yderst følsom og selektiv sensor. Disse nye sensorer består af arrays af nanorør lavet af titandioxid. De valgte titandioxid, fordi det udviser gode kemiresistente egenskaber; dets modstandsniveau varierer med udseendet af gasdampe i atmosfæren.

Enheden er i stand til at identificere stoffetyper ved at opdele et givet materiale i segmenter og behandle det opnåede vektorsignal ved hjælp af mønstergenkendelsesteknikker. Dette gør det muligt at oprette et slags fingeraftryk for hver type gas, det detekterer. Ud over miljøpåvirkningen, denne enhed kan vise sig effektiv til at hjælpe læger med at diagnosticere sygdomme. Når mennesker har visse sygdomme som diabetes eller kræft, deres ånde indeholder unormalt store mængder organiske gasser, især acetone. Gassensoren ville være i stand til at registrere disse abnormiteter hos patienter.

Teknologien er billig og skalerbar til moderne elektronik. Teknologien involverer bløde kemimetoder til at fremstille det nanotubulære array, som derefter overføres til chippen for at tjene som et følsomt lag. "Under vores laboratorieundersøgelser, vi var i stand til at teste vores systems reaktion på acetone, isopropanol og ethanol. De to sidstnævnte gasser ligner hinanden meget. Vi var i stand til at opdage disse gasser og skelne dem fra hinanden. At gøre dette, vi uddannede vores system til at identificere udseendet af en gas ved hjælp af dets fingeraftryk, sagde Fedorov. Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort i Videnskabelige rapporter .