Vertrouwend op nanotechnologie, wetenschappers uit Rusland en Duitsland onder leiding van Skoltech-onderzoeker Fedor Fedorov hebben een innovatieve oplossing ontwikkeld voor het detecteren van gassporen in de lucht.

Gezien de groeiende wereldbevolking, de mensheid heeft dringend behoefte aan nauwkeurige en betaalbare gassensoren die de toestand van de atmosfeer betrouwbaar kunnen volgen. De ideale gassensor zou zeer gevoelig en selectief zijn, waardoor het zelfs de lichtste sporen van bepaalde soorten stoffen in de lucht kan detecteren. Het zou ook goedkoop te produceren en energiezuinig zijn.

Momenteel, de meeste gassensoren zijn gemaakt van overgangsmetaaloxiden, koolstofmaterialen (grafeen, koolstof nanobuisjes) en verschillende polymeren. Ondanks de duidelijke vooruitgang bij het verhogen van de gevoeligheid van dergelijke sensoren, onvoldoende selectiviteit blijft een belangrijk probleem. Verder, er is altijd behoefte aan nieuwe technologieën die compatibel zijn met moderne elektronica. Wetenschappers van verschillende universiteiten in Rusland en Duitsland werkten samen om deze uitdagingen aan te gaan.

Als resultaat van hun onderzoek, ze hebben een nanotechnologische oplossing ontwikkeld om een ​​zeer gevoelige en selectieve sensor te maken. Deze nieuwe sensoren bestaan ​​uit arrays van nanobuisjes gemaakt van titaniumdioxide. Ze kozen voor titaandioxide omdat het goede chemische weerstand biedt; het weerstandsniveau varieert met het verschijnen van gasdampen in de atmosfeer.

Het apparaat kan stofsoorten identificeren door een bepaald materiaal in segmenten te verdelen en het verkregen vectorsignaal te verwerken met behulp van patroonherkenningstechnieken. Hierdoor kan het een soort vingerafdruk maken voor elk type gas dat het detecteert. Naast de impact op het milieu, dit apparaat zou effectief kunnen zijn bij het helpen van artsen bij het diagnosticeren van ziekten. Wanneer mensen bepaalde ziekten hebben, zoals diabetes of kanker, hun adem bevat abnormaal grote hoeveelheden organische gassen, vooral aceton. De gassensor zou deze afwijkingen bij patiënten kunnen detecteren.

De technologie is goedkoop en schaalbaar voor moderne elektronica. De technologie omvat zachte chemische methoden om de nanotubulaire array te fabriceren, die vervolgens op de chip wordt overgebracht om als gevoelige laag te dienen. "Tijdens onze laboratoriumstudies, we konden de reactie van ons systeem op aceton testen, isopropanol en ethanol. De laatste twee gassen lijken erg op elkaar. We hebben deze gassen kunnen detecteren en van elkaar kunnen onderscheiden. Om dit te doen, we hebben ons systeem getraind om het uiterlijk van een gas te identificeren aan de hand van zijn 'vingerafdruk, '" zei Fedorov. De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .