Наносенсоры - основа электронного носа

   В Московском институте электронной техники работа над химическими сенсорами на основе наноматериалов была начата в 2006 году. Тогда же были получены первые результаты по чувствительности к хлору и аммиаку (2 молекулы хлора на миллион молекул воздуха – 2ppm). За время работы были реализованы несколько конструкций сенсоров. В частности постепенно пришло понимание того, что несмотря на несколько худшую чувствительность к сверхмалым концентрациям изучаемых газов, использование сетки из нанотрубок позволяет улучшить время отклика.
   На сегодняшний день кроме нанотрубок ведутся исследования по использованию других наноматериалов и их смесей. В частности большую надежду вызывают сенсоры на сверхтонком (порядка 10 атомарных слоев) графите и смеси углеродных нанотрубок с нановолокнами ZnO (толстые плёнки ZnO ¬- традиционный материал для создания). Результаты работ по сенсорам демонстрировались на нескольких Российских и международных конференциях (последняя в Кембридже, летом 2011 года) и выставках.
   Мы разрабатываем методики повышения чувствительности и селективности разрабатываемых сенсоров. Ведутся работы по улучшению конструкции самих датчиков, и чувствительности и, главное, селективности. Разработано малогабаритное устройство, в которое установлен датчик.

    Датчики газа (сенсоры) на основе наноматериалов представляют собой новое направление в разработке устройств, которые могут чувствовать запах.

   Сейчас для анализа окружающего воздуха на наличие каких либо газов и летучих ароматических веществ (у последних обязательно есть запах, ощущаемый рецепторами человека) используются сенсоры на основе оксидов металлов (оксиды олова, цинка и т.д.). Однако у таких сенсоров есть глобальный недостаток, выражающийся в том, что они могут давать одинаковый или качественно похожий сигнал на совершенно разные вещества. Именно над решением данной проблемы сейчас работают многие научные группы во всем мире. Нанотехнологии, а точнее материаловедение наноразмерных объектов может сыграть здесь решающую роль. Основная цель, которую преследуют учёные, состоит в том, чтобы создать электронный аналог человеческого носа. На нынешнем этапе исследований мы считаем, что конечный результат, к которому должна привести наша деятельность, будет представлять собой аналог матрицы современных фотоаппаратов, но состоящий из множества датчиков, улавливающих запах. Самое замечательное в таком подходе заключается в том, что подобная матрица позволит чувствовать в том числе и вещества, которые запахом не обладают. Кроме того, станет возможно определять численно концентрацию веществ, присутствующих в анализируемом воздухе.

   Применения  химическим сенсорам можно найти в различных областях науки и техники. Датчики газовых утечек в первую очередь применяются на химических производствах. Датчики аммиака, хлора и т.д. можно помимо непосредственно заводов применять на транспорте  для мониторинга утечек и сбора данных об аварии. При техногенных авариях, чрезвычайных ситуациях химические датчики могут помочь составить карту загрязнения, а кроме того – возможно обнаружить утечки каких-либо других веществ, которые могут усилить негативные последствия аварии. Другое применение – экологический мониторинг, как минимум в крупных городах. Составление подробной карты загрязнений, в том числе и не выявляемых средствами, имеющимися в распоряжении человека на сегодняшний день. Могут найти сенсоры применение и в военном деле, например для обнаружения взрывчатых веществ или диверсантов-подрывников. При контртеррористических операциях и поиске наркотических веществ  также могут быть полезны сверхчувствительные газоанализаторы.
   Возможны также развлекательные применения (правда,  таких систем из многих датчиков, о которых речь шла выше), такие как снятие и запись данных о запахах на съемочной площадке фильма (конечно, необходимых по сюжету). С учетом распространения т.н. 4 и 5 –D  кинотеатров (в которых передаются ощущения тряски и т.п.) появление в них дополнительного обонятельного измерения может придать новые ощущения в области виртуальной реальности. То же самое относится к компьютерным играм, обучающим программам (например, цифровые наглядные пособия по химии, пособия по экологии и безопасности жизнедеятельности). Только лишь части указанных выше применений достаточно, чтобы осознать полезность химических датчиков и необходимость их создания и совершенствования.