Дослідники виготовили електроди для гібридного датчика без складної інфраструктури, використовуючи лазер.
Інженери розробили гібридний газовий датчик на каркасі, чия структура натхненна легенями людини. Він відстежує дуже низькі концентрації діоксиду азоту на рівні однієї мільярдної в режимі реального часу. Подробиці про розробку опубліковані в журналі Nature Communications. Очікується, що датчик будуть застосовувати в медицині.
Діоксид азоту — небезпечна речовина, яка потенційно викликає серцево-судинні захворювання і дегенеративні захворювання головного мозку. Щоб тримати його рівень під контролем, важливо використовувати датчики, які контролюють його концентрації.
Продуктивність датчика діоксиду азоту визначається тим, наскільки малі дози сполуки азоту він фіксує і як швидко.
Традиційний моніторинг діоксиду азоту, в основному, проводять на хемілюмінесцентних станціях, які коштують дорого. Альтернативні пристрої вимагають високих робочих температур.
Щоб вирішити проблему, вчені створили гібридну ультралегку структуру, яка вибірково вирощує металоорганічний каркас (metal-organic framework, MOF) з високою нанопористістю на підструктурі лазерного графена (laser-induced graphene, LIG). Вона може покривати площу поверхні розміром з футбольне поле при вазі в 1 м. Також інженери розробили датчик, який відстежує надзвичайно низькі концентрації діоксиду азоту в режимі реального часу. Він відрізняється ієрархічною пороховою структурою, яка натхненна легенями людини.
В ході експериментів дослідники досягли найнижчої межі виявлення з’єднання (0,168 ppb) і найшвидшого часу відгуку (15 секунд) в порівнянні зі звичайними датчиками діоксиду азоту.
Крім того, гібридний датчик заснований на лазерному процесі. Це означає, що дослідники виготовили електроди без складної інфраструктури, такої як вакуумне обладнання.