В ДВФУ разработали новый сенсор для обнаружения молекул опасных газов

В ДВФУ разработали новый сенсор для обнаружения молекул опасных газов

Сенсор на основе модифицированных наночастиц диоксида титана можно применять для обнаружения опасных химических соединений в воздухе

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в
сотрудничестве с зарубежными коллегами разработали сенсорный
элемент на основе модифицированных наночастиц диоксида титана,
декорированных золотом. Сенсор можно применять для обнаружения
опасных химических соединений в воздухе, что чрезвычайно важно
для мониторинга состояния окружающей среды и работы систем
безопасности на производстве, сообщает пресс-служба ДВФУ. Статья
об этом опубликована в журнале
Applied Surface Science
.

Новый сенсор работает при обычной температуре, дополнительного
нагрева анализируемых химических веществ не требуется. Это
сложный наноматериал (нанопорошок), полученный в результате
соединения материалов с противоположными свойствами: диэлектрика
(диоксила титана) и металла (золота). Создать сенсор удалось
благодаря простой и экологически чистой технологии лазерной
абляции в жидкости. Ученые облучили находящиеся в воде
наночастицы диоксида титана лазером и добавили к ним химический
раствор с ионами золота. В результате на поверхности более
крупных частиц диоксида титана образовались частицы золота.
Исследования поддержаны грантом Президентской программы
исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ).

«Лазерная абляция в жидкости — эффективная технология синтеза
химически чистых функциональных наноматериалов, строение и состав
которых могут быть очень разнообразны. Технология привлекает
своей простотой, безопасностью для окружающей среды и невысокой
стоимостью. Наноматериалы, получаемые в процессе жидкофазной
лазерной абляции, можно использовать не только для создания
сенсоров, чувствительных к опасным газам, но и для самого
широкого круга задач: от реализации хемо- и биосенсорных платформ
до создания солнечных элементов нового поколения. Очень важно,
что жидкая среда, в которой происходит процесс синтеза
наноматериалов, является естественным барьером, препятствующим
попаданию наночастиц в окружающую среду», — рассказал кандидат
физико-математических наук, руководитель проекта по гранту РНФ,
научный сотрудник Научно-образовательного центра «Нанотехнологии»
Инженерной школы (ИШ) ДВФУ Станислав Гурбатов.

Ученый объяснил, что для изготовления сенсорного элемента
использовали коммерчески доступный нанопорошок диоксида титана,
который диспергировали (мелко измельчили) в водной среде.
Полученную дисперсию облучали миллисекундным лазером — с
длительностью вспышки в одну тысячную долю секунды (такой режим
лазера используется для сварки). Затем к ней добавляли раствор,
содержащий ионы золота (тетрахлороаурат натрия), в результате
чего на поверхности диоксида титана образовались частицы
металлического золота. Ученым удалось контролировать плотность
декорирующих наночастиц золота на поверхности диоксида титана. За
счет этого они настроили чувствительность сенсора к молекулам
различных опасных соединений: аммиака, ацетальдегида и бензола,
которые достаточно широко используются в химической
промышленности.

«Новый сенсорный элемент меняет электрическую проводимость при
контакте с молекулами газа. Это можно легко определить с помощью
обычного электрометра при комнатной температуре. Полученные
наноструктуры обладают высокой чувствительностью к
газам-аналитам, что в совокупности с простой технологией
изготовления и возможностью проводить измерения при комнатной
температуре делает их привлекательными для коммерческого
использования», — рассказал кандидат химических наук, старший
научный сотрудник Научно-образовательного центра «Нанотехнологии»
ИШ ДВФУ Сергей Кулинич.

Новый газовый сенсор стал первой разработкой в рамках нового
направления в Инженерной школе ДВФУ «Синтез наноматериалов
методом лазерной абляции в жидкостях», поддержанного грантом РНФ.

Источник: www.dvfu.ru

Источник: scientificrussia.ru