Ученые МФТИ с коллегами из Санкт-Петербурга разработали высокочувствительный сенсор на основе кремниевых нанонитей для анализа состава жидких растворов и паров, содержащих кислоты и щелочи. Его можно интегрировать в мобильные устройства и определять наличие вредных примесей в промышленных и бытовых условиях, а также создавать высокочувствительные датчики для медицины. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.
«В современной микро- и наноэлектронике имеется выраженный тренд к
интеграции в классическую кремниевую технологию новых материалов. Однако
совсем отойти от кремниевой электроники и фотоники не представляется
возможным: все упирается в высокую технологичность и низкую
себестоимость кремния и обратную ситуацию для новых материалов. Может
показаться, что с кремнием все уже давно известно, однако мы показали,
что наноструктуры кремния все еще недостаточно хорошо изучены и имеют
потенциал для производства сенсоров. В нашем устройстве используются
кремниевые нити длиной 10 микрометров (1/4 от толщины человеческого
волоса) и диаметром порядка 150 нанометров. Благодаря очень высокому
соотношению длины к поперечному сечению нити обладают большой площадью
поверхности при крайне небольшом объеме. Как следствие, свойства
нанонитей кремния сильно зависят от окружающей среды, различных молекул,
которые адсорбируются на поверхность нитей», — рассказал об исследовании Валерий Кондратьев, младший научный сотрудник лаборатории функциональных наноматериалов МФТИ.
Ученые предложили новый селективный метод качественного и количественного
анализа. Созданный сенсор позволяет детектировать важные для биологии и
медицины вещества при их удельной доле менее чем один на миллион.
Опытный образец сенсора — это пластинка стекла размером 7 на 7 миллиметров. Она
представляет собой большое количество кремниевых нанонитей с электрическими контактами из золота. Нити — это параллельно подключенные резисторы, сопротивление которых меняется при изменении состава окружающей среды. При помощи такого наноразмерного чувствительного элемента можно экономично детектировать кислоты и щелочи, погружая сенсор в жидкость или помещая его над поверхностью биологической пробы для анализа пара.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.