Förlitar sig på nanoteknik, forskare från Ryssland och Tyskland under ledning av Skoltech-forskaren Fedor Fedorov har utvecklat en innovativ lösning för att upptäcka spår av gas i luften.

Med tanke på den växande globala befolkningen, mänskligheten är i akut behov av exakta och prisvärda gassensorer som på ett tillförlitligt sätt kan övervaka atmosfärens tillstånd. Den idealiska gassensorn skulle vara mycket känslig och selektiv, gör det möjligt för den att upptäcka även de lättaste spåren av vissa typer av ämnen i luften. Det skulle också vara billigt att producera och energieffektivt.

För närvarande, de flesta gassensorer är gjorda av övergångsmetalloxider, kolmaterial (grafen, kolnanorör) och olika polymerer. Trots de uppenbara framstegen med att öka känsligheten hos sådana sensorer, otillräcklig selektivitet är fortfarande ett nyckelproblem. Vidare, det finns alltid ett behov av ny teknik som är kompatibel med modern elektronik. Forskare från flera universitet i Ryssland och Tyskland gick ihop för att ta itu med dessa utmaningar.

Som ett resultat av deras forskning, de har utvecklat en nanoteknologisk lösning för att skapa en mycket känslig och selektiv sensor. Dessa nya sensorer består av arrayer av nanorör gjorda av titandioxid. De valde titandioxid eftersom den uppvisar goda kemiresistiva egenskaper; dess motståndsnivå varierar med utseendet av gasångor i atmosfären.

Enheten kan identifiera substanstyper genom att dela upp ett givet material i segment och bearbeta den erhållna vektorsignalen med hjälp av mönsterigenkänningstekniker. Detta gör det möjligt för den att skapa ett slags fingeravtryck för varje typ av gas som den upptäcker. Förutom dess miljöpåverkan, denna enhet kan visa sig vara effektiv för att hjälpa läkare att diagnostisera sjukdomar. När människor har vissa sjukdomar som diabetes eller cancer, deras andedräkt innehåller onormalt höga mängder organiska gaser, speciellt aceton. Gassensorn skulle kunna upptäcka dessa avvikelser hos patienter.

Tekniken är billig och skalbar för modern elektronik. Tekniken involverar mjuka kemimetoder för att tillverka nanorubular array, som sedan överförs till chipet för att fungera som ett känsligt lager. "Under våra laboratoriestudier, vi kunde testa vårt systems respons på aceton, isopropanol och etanol. De två sistnämnda gaserna är mycket lika varandra. Vi kunde upptäcka dessa gaser och skilja dem från varandra. Att göra detta, vi tränade vårt system att identifiera utseendet på en gas genom dess "fingeravtryck, '" sa Fedorov. Resultaten av studien har publicerats i Vetenskapliga rapporter .