Специалисты Национального института стандартов и технологий США разработали газовый датчик, который в теории может измерять, какое количество газов выделяет одна клетка. В основе датчика лежат нанотрубки из оксида вольфрама. Пресс-релиз работы опубликован на сайте института.
Принцип действия газовых датчиков обычно основан на регистрации изменений в проводимости поверхности датчика, вызываемых попаданием на них молекул газа. Соответственно, чем больше площадь детектирующей поверхности, тем выше чувствительность датчика. Нанотрубки являются очень удобным объектом для создания газовых датчиков, так как можно сказать, что они практически целиком "состоят из поверхности".
Однако до сих пор нанотрубки не нашли широкого применения в газовой детекции, так как технологии создания прибора являются очень затратными, а результат часто оказывается неудовлетворительным. Например, один из способов предполагает распыление нанотрубок на поверхность, в которую встроены контакты. При этом конструкторы не могут предугадать, совпадут ли контакты и нанотрубки.
Новый метод позволяет точно разместить нанотрубки на поверхности. Поверхность из оксида алюминия толщиной в человеческий волос содержала равномерно распределенные отверстия шириной около 200 нанометров. Исследователи погружали "дырявые" пластины в раствор, содержащий ионы вольфрама. При этом внутренние стенки отверстий покрывались вольфрамовой пленкой (точнее, пленкой оксида вольфрама, так как металл окисляется), формируя нанотрубки. На следующем этапе пластины сверху и снизу покрывали тонкими слоями золота, которые выполняли роль контактов. Схему создания датчиков можно увидеть здесь.
Конструкция нового датчика гарантирует, что каждый его сигнал происходит только при контакте молекулы газа с внутренней поверхностью нанотрубок (датчики, построенные по другим схемам, не дают такой уверенности). По словам авторов изобретения, чувствительность их датчиков превышает чувствительность других подобных приборов на два или три порядка.
Ученые подчеркивают, что помимо создания аппаратов для регистрации молекул газов, выделяемых клетками, разработанная ими технология может оказаться востребованной и в других областях. Так как концы нанотрубок остаются "незапаянными", в перспективе можно наладить производство нанотрубок произвольной длины.