В Сколтехе с помощью 3D-печати на чипе создан "электронный нос"

27 янв 2021 16:40 #99650 от ICT
Исследователи Сколтеха и их коллеги из России и Германии разработали и напечатали на чипе "электронный нос" − мультисенсорный газовый датчик. Эта разработка служит подтверждением концепции создания недорогих чувствительных датчиков, которые могут использоваться в портативной электронике и здравоохранении. В условиях стремительного развития Интернета вещей (IoT) и современных методов медицинской диагностики растет и спрос на компактные, экономичные, энергосберегающие, но при этом достаточно чувствительные и селективные газоаналитические системы, такие как "электронный нос", которые могут применяться в неинвазивной диагностике заболеваний органов дыхательной системы человека, в частности, хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Для этой цели в Сколтехе была разработана компактная сенсорная система, в составе которой используются датчики, способные распознавать компоненты сложных газовых смесей и работающие практически по тому же принципу, что и нос человека. Один из способов создания "электронного носа" основан на использовании технологий аддитивного производства, которые позволяют создавать сложнейшие устройства. Первоначальная идея этого проекта принадлежит исследователям Сколтеха: старший научный сотрудник Сколтеха Федор Федоров, профессор Альберт Насибулин, научный сотрудник Дмитрий Рупасов и их коллеги разработали мультисенсорный "электронный нос". Используя технику 3D-печати, они нанесли на чип с несколькими подключенными электродами нанокристаллические пленки из оксидов восьми металлов − марганца, церия, циркония, цинка, хрома, кобальта, олова и титана. "В нашей работе мы использовали микроплоттерную печать чернилами на основе истинных растворов, которые далее были трансформированы в оксиды. Полученные результаты представляют ценность с нескольких точек зрения. Во-первых, разрешение печати сравнимо с расстоянием между электродами на чипе, который был оптимизирован для повышения удобства измерений. Таким образом мы продемонстрировали совместимость этих технологий. Во-вторых, нам удалось использовать оксиды различных металлов, что позволило получить более ортогональный сигнал от чипа и тем самым повысить селективность датчика. Можно также предположить, что эта технология обладает воспроизводимостью и может быть легко внедрена в промышленности для изготовления чипов с аналогичными характеристиками, что действительно важно для производства датчиков типа "электронный нос", − рассказывает Федор Федоров. В ходе экспериментов было показано, что "электронный нос" способен улавливать разницу между пара́ми различных спиртов − метанола, этанола, изопропанола и н-бутанола, которые очень схожи по химическому составу и при низких концентрациях в воздухе трудно различимы. Кроме того, обнаружение высокотоксичного метанола в напитках и выявление различий между метанолом и этанолом имеет важное значение с точки зрения охраны здоровья и жизни людей. В этом проекте обработка данных выполнялась методом линейного дискриминантного анализа (LDA) с использованием алгоритма распознавания образов, однако, это не исключает возможности применения для этой цели и других алгоритмов машинного обучения. Хотя работа устройства пока обеспечивается при относительно высоких температурах − 200-400 оС, исследователи полагают, что повысить чувствительность и обеспечить работу датчиков при комнатной температуре можно, используя новые квазидвумерные материалы, в частности, MXenes, графен и другие. Ученые планируют продолжить работу в этом направлении и, в частности, оптимизировать материалы, используемые для снижения энергопотребления. Исследование проводилось с участием специалистов Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина, Технологического института Карлсруэ (Германия), Московского физико-технического института (МФТИ) и компании Breitmeier Messtechnik GmbH (Германия). Ссылка на источник


  • Сообщений: 103416

  • Пол: Не указан
  • Дата рождения: Неизвестно
  • Пожалуйста Войти или Регистрация, чтобы присоединиться к беседе.

    Похожие статьи

    ТемаРелевантностьДата
    Не для печати: Трудовой кодекс поправят под электронный документооборот12.1Пятница, 15 января 2021
    Во Владимире создан электронный фонд актов о рождении11.86Четверг, 06 августа 2015
    В Москве создан сервис жилищного самоуправления «Электронный дом»11.86Среда, 21 марта 2018
    В столице создан единый электронный справочник лабораторных исследований11.73Среда, 18 января 2017
    В России создан электронный браслет, способный переводить язык жестов в текст на смартфоне11.37Вторник, 27 сентября 2016
    «Ренессанс страхование» создала единую инфраструктуру печати с помощью Konica Minolta10.25Четверг, 12 ноября 2015
    В «Сколтехе» запустили первую базовую станцию для сети 5G10.23Пятница, 13 сентября 2019
    Единый контактный центр "ЭСК РусГидро" создан с помощью технологий Avaya10.12Пятница, 17 июля 2015
    СПбГУ совершенствует электронный документооборот с помощью «Офис-док»10.11Понедельник, 10 сентября 2018
    С помощью "ЭларСкан" будет создан страховой фонд постановлений Тверской администрации10.02Четверг, 26 сентября 2019

    Мы в соц. сетях