Цивилизация
В России исследовали механизм работы перспективных энергоэффективных газовых сенсоров. Об этом сообщает пресс-служба МГУ.
Оксиды металлов и создаваемые из них полупроводниковые сенсоры позволяют обнаруживать газы в очень низких концентрациях, вплоть до одной миллионной. Они используются для диагностики в медицине, для анализа экологической обстановки или для контроля качества и состава продуктов питания. В основе таких сенсоров лежит превращение молекул газа, идущее на поверхности чувствительного элемента (полупроводника). Эти преобразования генерируют сигнал, который интерпретируется электроникой и зависит от того, какое именно соединение вошло в контакт с поверхностью. Однако существующие сенсоры для работы необходимо нагревать, что повышает энергопотребление и ухудшает качество анализа. В связи с этим инженеры ищут способ заменить нагрев на активацию с помощью света.
Артем Чижов и его коллеги решили выяснить механизм работы фотоактивируемых сенсоров на примере взаимодействия с кислородом. Работа с простой молекулой облегчает интерпретацию данных. В то же время кислород играет важную роль при формировании сенсорного сигнала при детектировании различных газов-восстановителей.
«Мы первыми применили масс-спектрометрию для исследования фотоактивируемых сенсоров, – пояснил ученый. – Это позволило узнать, как изменяется концентрация кислорода в газовой фазе в условиях подсветки полупроводникового чувствительного материала, а также какие именно кислородсодержащие частицы образуются. [Многие ученые считают] что происходит удаление кислорода с поверхности полупроводникового оксида, и это определяет, как последующие процессы взаимодействия с газами различной природы, так и характер изменения проводимости. Мы увидели прямо противоположный процесс – поглощение кислорода из газовой фазы. Это уже интересный результат».
Из часто применимых материалов для газовых сенсоров при фотоактивируемом кислородном изотопном обмене наибольшую активность в фотоактивируемых процессах проявляет оксид цинка, наименьшую – диоксид олова. При сравнении сенсорных свойств к кислороду в темноте и на свету эта тенденция сохранилась: сенсорный сигнал оксида цинка усиливался наибольшим образом, более чем в 40 раз. Оксид олова показал наименьшее усиление. Из этого можно заключить, что для исследованных оксидов металлов существует корреляция между способностью к фотоактивируемому кислородному обмену и величиной сенсорного отклика к кислороду.
Ученые надеются, что их работа позволит создать приборы для быстрого и удобного наблюдения за качеством воздуха и окружающей среды.
Ранее врачи обнаружили, что психические расстройства могут ускорять биологическое старение.