Стремясь к быстрому и эффективному применению, углеродные нанотрубки активно осваивают нишу газовых датчиков, необходимых в энергетике, транспорте, медицине, сельском хозяйстве и даже в быту. Новый вариант датчика на основе углеродных нанотрубок разработали американские ученые.

Датчики на основе углеродных нанотрубок разрабатывались и ранее. Например, используя высокую чувствительность электронных характеристик углеродных нанотрубок к сорбированным на их поверхности молекулам или радикалам, были созданы экспериментальные образцы высокочувствительных датчиков, в которых для обнаружения присутствия молекул, сорбированных на поверхности нанотрубки, служило изменение термоэдс образца, содержащего углеродные нанотрубки. Определенным недостатком таких датчиков является достаточно большое время восстановления стационарного значения термоэдс, а также то, что в ряде случаев необходимость подавать на датчик напряжение затрудняет их использование при экспресс-контроле пищевых продуктов и в фармакологии.

Американские ученые пошли по другому пути - они использовали резонансный контур - проводящий диск, покрытый углеродными нанотрубками (рис. 1). Толщина слоя нанотрубок 5-10 и 70-100 мкм для одностенных и многостенных нанотрубок, соответственно. Датчик был испытан в вакуумируемой неметаллической камере при напуске паров аммиака различной концентрации. Отклик на аммиак выражается в сдвиге резонансной частоты, легко регистрируемым высокочастотным приемником, что позволяет создать прибор с дистанционным управлением. ВЧ передатчик посылает микроволновый сигнал в интересующую область вблизи датчика, в которой подозревается присутствие аммиака. При взаимодействии микроволнового сигнала с резонатором формируется сильный сигнал на резонансной частоте. В присутствии молекул аммиака резонансная частота будет отличаться от частоты переданного сигнала; сдвиг резонансной частоты обусловлен изменением диэлектрической проницаемости углеродных нанотрубок, на поверхности которых адсорбированы молекулы аммиака.

Резонансные датчики работают при комнатной температуре, обладают высокой чувствительностью к аммиаку и хорошими временными характеристиками. Время отклика - 10 мин. - сопоставимо с этим параметром для других датчиков (например, датчики на основе проводящих полимеров детектируют 1% NH₃ с временем отклика 5-10 мин). Но, что важно, время восстановления прежней резонансной частоты после откачки из камеры NH₃ для этих датчиков тоже около 10 мин, т.е. намного меньше, чем для других.

Источник информации - бюллетень ПерсТ, выпуск 13/14 за 2002 г.

Е.Онищенко.