Революция Трахтенберга
2 мин чтения
Революция Трахтенберга

Нанотехнологии на службе человека

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.

Если у Вас возник вопрос по материалу, то Вы можете задать его специальной рубрике Задать вопрос Тайна насекомых раскрыта Далее в рубрике Тайна насекомых раскрытаПочему они могут рождаться из неоплодотворенных яиц Читайте в рубрике «Инновации» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Загрузка...
Читайте самое важное в вашей ленте
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»