Ученые Пензенского госуниверситета разработали уникальный чип для улавливания и различения газов

Кристина Тихомирова

Газоаналитический мультисенсорный чип запатентовали ученые Пензенского и Саратовского технического государственных университетов. Об этом сообщили в пресс-службе пензенского вуза.

Чип необходим для улавливания различных газов, даже если их концентрация в воздухе минимальна, что позволит повысить безопасность использования природного газа в быту и на производствах, а также сделать экологический мониторинг эффективнее и дешевле.

Полупроводниковые газовые сенсоры используются с середины XX века, но из-за низкой чувствительности не способны различать близкие по свойствам газы. Это объясняется большим размером кристаллитов газочувствительного материала, который составляет десятки нанометров. Искусственное уменьшение размеров приводит к ухудшению стабильности приборов: маленькие частицы размером менее 5 нм со временем стремятся к укрупнению, что приводит к изменению всех параметров прибора в процессе эксплуатации, что недопустимо.

Особенность мультисенсорных систем в том, что они состоят из большого количества элементов, каждый из которых по-разному реагирует на тот или иной газ. Сигнал с каждого элемента передается на компьютер, который обрабатывает его и выдает информацию о составе смеси. Их главный минус – высокая стоимость и сложность анализа выходного сигнала.

Ученые решили сформировать чип в один технологический этап, используя комбинацию ультрафиолетового и низкотемпературного отжига, таким образом «заморозив» наносостояние и получив очень высокий, стабильный по времени сенсорный отклик.

Новый чип научился различать метанол, этанол, изопропанол, бутанол и аммиак. Апробация состоялась на базе научно-исследовательской лаборатории «Сенсоры и микросистемы» СГТУ, которая показала, что оборудование может быть внедрено в реальный сектор экономики. Разработкой уже заинтересовались Пензенский научно-исследовательский институт электронно-механических приборов и ООО НПП «Сонар». Себестоимость модели составит 2 тыс. рублей.

Также научный коллектив планирует присоединиться к программе поддержки стартапов на ранних стадиях развития Фонда содействия инновациям «СТАРТ».

Над разработкой трудились доктор технических наук, завкафедрой «Нано- и микроэлектроника» ПГУ Игорь Пронин, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Нано- и микроэлектроника» ПГУ Андрей Карманов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Нано- и микроэлектроника» ПГУ Надежда Якушова, доктор технических наук, профессор кафедры «Физика» СГТУ имени Ю.А. Гагарина Виктор Сысоев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Сенсоры и микросистемы» на базе кафедры «Физика» СГТУ Алексей Варежников и младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Сенсоры и микросистемы» на базе кафедры «Физика» СГТУ Илья Плугин.