Чип с «обонянием»: российские ученые предложили новый способ поиска опасных газов22.07.2025 11:16

Ученые из России разработали инновационный способ изготовления сверхточных компактных газовых детекторов. Такие устройства способны обнаруживать мельчайшие концентрации молекул различных газов, начиная от испарений ацетона и заканчивая опасными токсичными веществами, говорится на сайте НИТУ МИСИС.

Коммерческие детекторы широко применяют для идентификации и мониторинга концентраций веществ в различных средах, но значительная часть современных решений обладает существенными недостатками. Одни модели чрезмерно массивны, другие обладают низкой точностью из-за влияния изменений температуры и влажности окружающей среды или работают на электричестве, создавая опасность возникновения искры и взрыва.

В основе новой разработки — слой наноразмерных шариков из оксида кремния. Специалисты предложили покрывать фотонную интегральную схему тонким слоем этих микрогранул. Молекулы газа, попадая в пространство между ними, вызывают эффект капиллярной конденсации, что изменяет направление распространения света, позволяя легко определить присутствие газа на выходе.

«Представьте, что вы наносите идеально ровный слой песка на липкую ленту, чтобы она меняла цвет при контакте с нужным веществом. Мы сделали то же самое, но в наномасштабе и для высокоточных измерений», — комментирует лаборант-исследователь лаборатории фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС Алексей Кузин.

Главной целью разработчиков было сохранение точности показаний газового детектора, которое достигается созданием идеально ровного покрытия без уплотнений и полостей. Эту проблему успешно решила технология микрофлюидов, использующая систему тонких микроканалов, по которым перемещаются жидкости. Применение новой методики позволило достичь рекордного показателя среди аналогичных устройств — плотность покрытия слоя кремниевых шариков составила 59%. Получившиеся сенсоры отличаются повышенной чувствительностью, устойчивостью к внешним условиям и небольшими размерами.

В будущем такие детекторы найдут широкое применение в медицине для оперативного и бесконтактного анализа состава выдыхаемого воздуха, например, для определения маркеров сахарного диабета (ацетона) или алкоголя. Они будут полезны на производственных площадках для своевременного обнаружения возможных утечек газов, а также в городском пространстве для постоянного наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы.