Разработан уникальный сенсор для обнаружения инертных газов
САРАТОВ, 25 октября. /ТАСС/. Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Чернышевского (СГУ) разработали сенсор на основе нанопленок оксида олова, который позволит обнаруживать атомы инертных газов. Устройство не имеет аналогов, сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
По информации министерства, инертные газы - например, гелий, неон и аргон - не имеют ни запаха, ни цвета, поэтому их обнаружение без специальных приборов невозможно. При этом их атомы неохотно вступают в химические реакции, что ранее считалось серьезным препятствием для их обнаружения.
"Нами было установлено, что нанокристаллические пленки диоксида олова служат высокоэффективными детектирующими элементами для обнаружения низкоэнергетических ионов инертных газов. Квантово-механические расчеты показали, что приближение ионов инертных газов к поверхности диоксида олова приводит к перераспределению поверхностного заряда и плотности электронных состояний, аналогичного известному эффекту хемосорбции восстановительных газов. Важно, что ионы различных инертных газов дают различные модификации энергетических спектров, характерные для их воздействия", - приводятся слова инженера учебной лаборатории электрорадиотехники СГУ Алексея Петрунина.
Как отметили в ведомстве, инертные газы широко применяются в различных сферах. В пищевой промышленности - в качестве пассивных консервантов для упаковки продуктов, предотвращая их порчу. В архивах и музеях они помогают сохранять исторические документы, защищая их от окисления и других повреждений. В химической промышленности - создают безопасную среду для проведения реакций, минимизируя риск возгорания и нежелательных реакций.
Необходимость разработки
Расчеты саратовских ученых показали, что детектирование инертных газов возможно. На основе этих расчетов и был создан специальный сенсор. Исследователи убеждены, что такой датчик станет незаменимым инструментом для обнаружения утечек инертных газов. Как подчеркнули в Минобрнауки, это повысит эффективность и безопасность в областях их применения, обеспечивая надежный контроль и предотвращая возможные утечки.
В ведомстве добавили, что коллектив СГУ впервые в мире исследовал возможности детектирования молекул инертных газов при их малых концентрациях в широком диапазоне значений температуры - до 400 градусов Цельсия.
"Суть раскрытого механизма детектирования положительных ионов гелия, неона и аргона заключается в том, что ион, подлетая к поверхности оксида олова, забирает один недостающий электрон. При этом он выбивает один поверхностный атом кислорода, тем самым меняя электрическое сопротивление пленки. Это изменение и является хеморезистивным откликом, по величине которого определяется факт контакта поверхности пленки с инертными газами и вид инертного газа", - процитировали в министерстве руководителя научной группы, заведующую кафедрой радиотехники и электродинамики СГУ Ольгу Глухову.
Исследование поддержано грантом Министерства науки и высшего образования РФ и согласуется со стратегическими проектами СГУ в рамках федеральной программы "Приоритет-2030" нацпроекта "Наука и университеты".