Исследователи Саратовского государственного технического университета имени Гагарина (СГТУ) совместно с коллегами из МИЭТ и Института неорганической химии СО РАН разработали инновационный двумерный материал, способный обнаруживать газы в концентрациях, недоступных человеческому восприятию.
Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки России. В основе разработки лежит соединение карбида вольфрама (W1.33C i-MXene). Как пояснили в ведомстве, новый материал предназначен для создания систем мониторинга окружающей среды, элементов «умного дома» и «умного города», а также для применения в интернете вещей и интеллектуальной электронике, сообщает ТАСС.
Разработка станет ключевым компонентом экспериментальной установки «электронный нос» — устройства, имитирующего биологическое обоняние. В этой системе материал наносится на специальный мультиэлектродный чип, который выступает в роли рецептора: при контакте с молекулами газа его электрические характеристики меняются.
Ученые утверждают, что новый материал открывает путь к созданию сверхчувствительных, энергоэффективных и компактных датчиков, которые можно гибко настраивать под конкретные задачи.
«Нам удалось доказать повышение сопротивления W1.33C i-MXene при воздействии паров различных веществ — кетонов, спиртов, ароматических соединений и влаги. Точность распознавания достигается за счет одновременного считывания данных с множества датчиков и обработки сигналов методами искусственного интеллекта. Это похоже на то, как мозг млекопитающих сортирует запахи», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории сенсоров и микросистем СГТУ Илья Плугин.
В Минобрнауки подчеркнули: группа ученых из СГТУ впервые в России успешно синтезировала i-MXene. Материал получают методом селективного травления из объемных кристаллов. Его структура состоит из слоев атомов металла и углерода, но главная особенность — наличие упорядоченных пустот на атомных позициях металла.
«Эти пустоты играют решающую роль. Они не только значительно увеличивают площадь активной поверхности, но и меняют электронные свойства материала, облегчая взаимодействие с молекулами анализируемых газов», — объяснил доцент кафедры химии СГТУ Алексей Цыганов.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в авторитетном научном журнале Journal of Alloys and Compounds.
