Научными специалистами Московского государственного университета (МГУ) придумано, как создать энергоэффективные газовые сенсоры. Информацией об этом делится «Газета.ру» со ссылкой на пресс-службу МГУ.
Эти датчики на основе оксидов металлов и полупроводников могут обнаруживать газы при очень низкой концентрации вплоть до одной миллионной доли секунды. Они используются в медицине для диагностики, анализа окружающей среды и контроля качества продуктов питания.
Работа датчиков основана на преобразовании молекул газа на поверхности чувствительного элемента, который генерирует сигнал, зависящий от взаимодействия соединения с поверхностью. Однако существующие датчики требуют нагрева для работы, что увеличивает потребление энергии и ухудшает качество анализа.
Артем Чижов и его коллеги решили исследовать механизм работы фотоактивируемых датчиков на примере взаимодействия с кислородом. Работа с простой молекулой облегчает интерпретацию данных. В то же время кислород играет важную роль в формировании сигнала сенсора при обнаружении различных восстановительных газов.
«Мы первыми использовали масс-спектрометрию для изучения фотоактивируемых сенсоров. Это позволило нам увидеть, как меняется концентрация кислорода в газовой фазе при освещении полупроводникового чувствительного материала и какие кислородсодержащие частицы образуются. [Многие ученые считают], что кислород удаляется с поверхности полупроводникового оксида, и это определяет как последующие процессы взаимодействия с газами различной природы, так и характер изменения проводимости. Мы наблюдали обратный процесс — поглощение кислорода из газовой фазы. Это уже интересный результат», — рассказывают разработчики.
Как сообщает служба новостей МГУ, из материалов, часто используемых для газовых сенсоров в фотоактивируемом изотопном обмене кислорода, наибольшую активность в фотоактивируемых процессах проявил оксид цинка, а наименьшую — оксид олова. Эта тенденция сохранилась и при сравнении свойств сенсоров для кислорода в темноте и на свету. Исходя из этого, можно сделать вывод, что для исследованных оксидов металлов существует корреляция между фотоактивируемой способностью к обмену кислорода и величиной сенсорного отклика на кислород.
Ученые выразили уверенность, что их работа позволит разработать устройства для быстрого и удобного мониторинга качества воздуха и окружающей среды.