Умная Страна
Лента новостей
Лента новостей
Сегодня
Политика
Общество
Бизнес
Культура
Сделано Русскими
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
Новости
Умная Страна
Умная Страна

Революция Трахтенберга

Нанотехнологии на службе человека

Виктор Мартынюк
1 мин
Российские ученые разработали газовый датчик, работающий при комнатной температуре. Датчик на основе нанокомпозита оксида цинка и оксида индия ZnO-In2О3 определил концентрацию молекулярного водорода. Для обеспечения максимальной эффективности работы он дополнительно освещался зелёным светом.
Определение состава воздуха требуется на атомных электростанциях, подводных лодках, космических станциях – то есть там, где нет возможности закачки свежего воздуха извне. Необходимо это и для технических смесей. Например, газового топлива. Хорошим источником энергии и альтернативой нефтяным продуктам является водород.
При сгорании (окислении) водорода образуется водяной пар, безвредный для окружающей среды. К тому же КПД такого топлива на 10 – 20% превышает КПД сгорания нефтепродуктов. Водородное топливо уже начинают использовать отдельные автопроизводители. Однако в смеси с кислородом водород чрезвычайно взрывоопасен – не стоит забывать трагическую историю дирижабля «Гинденбург».
Фотоэлектрическая проводимость (кривая 1) и электрическая проводимость (кривая 2) композитной пленки ZnO-In2О3, где доля ZnO составила 10% общей массы, при периодическом обдувании потоком воздуха, содержащего водород. Оранжевым цветом выделены области сенсорного отклика.
До недавнего времени газовые датчики на основе нанокристаллических оксидов металлов работали при температуре 300 – 500 °C. Столь высокая рабочая температура делала небезопасным их использование для определения содержания в воздухе взрывоопасных и горючих примесей. К тому же необходимость поддерживать такую температуру приводит к повышенному энергопотреблению, что делает невозможным их использование в электронных платах портативных устройств.
Другое дело – инновационный датчик на основе нанокомпозита оксида цинка и оксида индия ZnO-In2О3, предложенный Леонидом Трахтенбергом, профессором МФТИ, Павлом Кашкаровым, директором Института нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий МФТИ, Александром Ильиным и Павлом Форшем из МГУ, а также их коллегами из Института химической физики РАН.
«Механизм его работы заключается в переходе нанокристаллических компонентов датчика в неравновесное состояние под действием видимого света и в последующем изменении фотопроводимости датчика при взаимодействии с молекулярным водородом.
Эффект обусловлен зависимостью величины фотопроводимости от скорости рекомбинации неравновесных носителей заряда», — рассказала соавтор работы,  аспирантка лаборатории Функциональных нанокомпозитов Института химической физики имени Н. Н. Семенова РАН  Мария Иким.
«Что касается сенсоров с фотоактивацией, то обычно обсуждается воздействие ультрафиолетового света и обычно изучаются газы-окислители. У светодиодов, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне, низкий КПД, и стоят они на порядок дороже светодиодов, работающих в видимой области спектра.
Кроме того, в нашей работе на примере водорода рассматриваются газы-восстановители», — подчеркнул доктор физико-математических наук, профессор кафедры Химической физики МФТИ Леонид Трахтенберг.
В работе предложен новый механизм фотоактивации сенсорного отклика, учитывающий переход носителей электрического заряда в неравновесное состояние. Этот процесс универсален и может быть использован как в газах-окислителях, так и в газах-восстановителях.
Разрабатываемый датчик может следить за составом воздуха и технических газообразных смесей. А при некоторой модификации сможет работать и с жидкостями.
Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
темы
наука
Новости партнеров
Реклама
Реклама
1 мин