Загрязнение атмосферы является одним из основных негативных последствий для окружающей среды от индустриальной деятельности человека (работа заводов, электростанций, угольных шахт и пр.), а также от использования техники и транспорта на горючем топливе. Выделяемые в ходе этих процессов вредные газы не только влияют на природу, но и со временем вызывают опасные болезни у людей.

Кроме того, ряд опасных токсинов в газообразном состоянии практически не имеет цвета и запаха (например, метан). Поэтому имеют место ситуации, когда шахтеры или рабочие химпроизводств могут за короткое время и незаметно для себя получить сильное отравление. Для предотвращения подобных инцидентов ученые занимаются разработкой различных видов газоанализаторов, которые бы обладали достаточной точностью и дешевизной, чтобы можно было наладить массовое производство.

“Мы синтезировали два вида материалов, на основе которых возможно создавать адсорбционные мультисенсоры для выявления даже небольшой концентрации вредных газов в атмосфере. Такие датчики будут превосходить существующие аналоги по точности, компактности, простоте и экономичности”, – рассказывает доцент кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) СПбГЭТУ “ЛЭТИ” Юлия Спивак.

Один из сенсорных материалов, полученный учеными ЛЭТИ, представляет собой слой пористого кремния (por-Si) с иерархическим типом текстуры на кремниевой монокристаллической подложке (Si), содержащий инкорпорированные включения из никеля (Ni), другой – наночастицы оксида цинка (ZnO).

Оба соединения могут быть интегрированы в единую сенсорную систему, которая сможет выявлять сразу несколько видов газов. Методы получения таких материалов, способные давать хороший сигнал при низкой концентрации искомых веществ, являются результатами многолетней работы исследователей кафедры МНЭ СПбГЭТУ “ЛЭТИ”.

Изучение возможностей полученных материалов проводилось при помощи специального аналитического оборудования: образцы помещались в измерительную ячейку, куда подавались пары “вредных газов”, их роль выполняли ацетон и этанол.

“Данные материалы получены относительно простыми методами из доступных и дешевых реактивов. При этом эксперименты показывают, что они могут детектировать опасные газы в очень низкой концентрации. Также они могут интегрироваться в единую электронную мультисенсорную систему на кремнии. В дальнейшем материалы могут быть адаптированы для выявления самых разных вредных веществ в воздухе. Таким образом, наши разработки открывают возможности для создания систем нового поколения для мониторинга экологической обстановки в городской среде и на предприятиях”, – добавляет доцент кафедры МНЭ СПбГЭТУ “ЛЭТИ” Светлана Налимова.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Sensors