FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Физики из МГУ создали основу для высокочувствительных газовых датчиков

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова предложили использовать массивы пористых наноразмерных нитей кремния для высокочувствительных газовых датчиков. Такие датчики смогут определять содержание молекул токсичных и нетоксичных газов в воздухе при комнатной температуре. Результаты исследований были опубликованы в журнале Physica Status Solidi A: Applications and Materials Science.

В современном мире с достаточно высоким уровнем загрязнения окружающей среды важной является разработка новых высокочувствительных сенсоров, способных точно и выборочно обнаруживать молекулы в газовой фазе. Это относится как к токсичным, так и к нетоксичным газам. Большинство современных газовых сенсоров работает только при высоких температурах, что накладывает ограничения на область их применения. Именно поэтому разработка высокочувствительных газовых датчиков многоразового использования, работающих при комнатной температуре, считается сейчас актуальным направлением физики.

Учёные МГУ предложили использовать в качестве чувствительного элемента такого датчика массивы пористых наноразмерных нитей кремния, которые можно получить с помощью недорогого метода металл-стимулированного химического травления. Этот метод основан на селективном химическом травлении — технологии частичного удаления поверхностного слоя материала с заготовки — с использованием наночастиц металла в качестве катализатора. К тому же процедура получения образцов достаточно быстрая: за час в лабораторных условиях можно изготовить не менее ста элементов.

Каждый датчик состоит из массива упорядоченных нанонитей кремния длиной 10 микрометров (мкм) и диаметром от 100 до 200 нанометров (нм). При этом каждая нанонить имеет пористую нанокристаллическую структуру. Размер кристаллов кремния и пор между ними варьируется от трёх до пяти нанометров.

Исследования показали, что такие пористые нанонити имеют огромную удельную площадь поверхности, за счёт чего их физико-химические свойства обладают высокой чувствительностью к молекулярному окружению. Авторы также обнаружили, что для полученных образцов характерна эффективная фотолюминесценция с максимумом в красной области спектра при комнатной температуре.

«Впервые мы показали, что фотолюминесценция кремниевых нанонитей тушится в атмосфере кислорода (О2), но затем восстанавливается до исходных значений в атмосфере инертного газа, азота (N2), что повторяется в нескольких циклах адсорбции-десорбции», — рассказала руководитель работы Любовь Осминкина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры физики низких температур физического факультета МГУ.

Полученные экспериментальные результаты учёные объяснили микроскопической моделью, согласно которой чувствительность оптических свойств образцов к их молекулярному окружению определяется обратимым заряжением/разрядкой Pb-центров — дефектов типа оборванных связей кремния на поверхности нанонитей. Авторы подтвердили модель с помощью результатов измерений методом электронного парамагнитного резонанса, который помогает определить наличие и концентрацию Pb-центров.

«Важно, что полученные нами сенсоры на основе пористых нанонитей кремния не только работают при комнатных температурах, но и могут быть использованы много раз, поскольку наблюдаемые нами эффекты были полностью обратимыми», — говорит Любовь Осминкина.

Следует отметить, что созданные учёными сенсоры перспективны как для эффективного контроля степени загрязнения окружающей среды, так и для мониторинга состава воздуха в замкнутых помещениях, начиная от учебных аудиторий и заканчивая космическими станциями.

Работа поддерживалась грантом Российского научного фонда.

 

Фото: Принцип работы сенсора на основе массивов пористых наноразмерных нитей кремния. Иллюстрацию учёных из МГУ вынесли на обложку журнала. Источник: Любовь Осминкина

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Российские ученые разработали новый метод МРТ-диагностики при инсульте

Сонный паралич: страшно но не опасно

Представьте, что вы проснулись и не можете даже пальцем пошевелить. В комнате темно, но вы чувствуете чье-то зловещее присутствие – кто-то стоит рядом с кроватью, а может быть, сидит прямо на груди, мешая вам сделать вдох.

Бремя непосильной еды

Почему медицина все совершеннее, а больных все больше? Есть ли здесь связь с питанием? Некоторыми мыслями об этом делится известный врач Адик Левин

Проекты грантополучателей РНФ в области аддитивных технологий представлены на международной конференции

Эксперимент в метро

«Извините, пожалуйста, вы не уступите мне место?» — этот невинный вопрос являлся кульминацией исследования, которое проводила в московском метро группа молодых психологов. Они хотели понять, что такое социальная норма и насколько сложно ее нарушить.