В Петербурге создали сенсор, превосходящий по чувствительности нос человека

Учёные Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) и Академического университета им. Ж.И. Алфёрова разработали сенсор нового поколения, способный улавливать запахи и газы быстрее и точнее, чем человеческий нос.

В основе «умного носа» — микроэлектромеханическая система (МЭМС), на которую можно наносить различные чувствительные материалы. Изначально разработчики фокусировались на обнаружении опасного для здоровья сероводорода — это актуально как для промышленной, так и для бытовой безопасности, — а затем расширили спектр определяемых веществ. Сейчас сенсор способен улавливать восстановительные и окислительные газы, такие как угарный газ, метан, пары алкоголя и другие.

Принцип работы сенсора основан на измерении сопротивления при быстром нагревании чувствительного слоя. Попадая на его поверхность, молекулы газа изменяют количество свободных электронов, а значит, меняется и проводимость материала. Технология МЭМС позволила создать платформу на ультратонкой диэлектрической мембране толщиной менее 1 микрометра (почти в 100 раз тоньше волоса человека), что обеспечило равномерный нагрев до 300℃ за 50 миллисекунд при крайне низком энергопотреблении — всего 20 милливатт.

«Мы разработали чувствительный слой на основе оксида никеля — полупроводника с высокой химической стабильностью и перспективного для детектирования восстановительных газов. Благодаря специальной технологии магнетронного напыления и последующей химико-термической обработки нам удалось достичь высокой чувствительности материала. Подбирая режимы мощности, концентрацию кислорода и температуру, мы можем точно управлять свойствами получаемой плёнки. Важно подчеркнуть, что наша технология базируется на существующих возможностях предприятий