Os resultados do traballo apoiado pola concesión da Fundación Science Ruso foron publicados na revista Sensors. A concentración de dióxido de carbono no aire é de aproximadamente 400 ppm (partes por millón), este é o 0,04 por cento da concentración de volume. En áreas próximas ás que se atopan as empresas industriais, a taxa de contido de CO2 é superior a aproximadamente 1,5 veces - 600 ppm. A concentración máis de 800 ppm considérase prexudicial para a saúde humana.
Un aumento no dióxido de carbono no aire afecta non só o benestar, senón que tamén leva ao calentamiento global. Polo tanto, o mundo ten unha necesidade crecente de sensores precisos que poden monito a concentración de gases de efecto invernadoiro. Hoxe, isto usa espectroscopia infrarroja non dispersiva. O sensor consiste nunha fonte de infravermellos, unha cámara de medición, un filtro de lonxitude de onda e un detector de infravermellos.
Un filtro óptico está instalado antes do detector, absorbe toda a luz, agás unha certa lonxitude de onda, que pode ser capturada polas moléculas do gas medido. Cando o gas entra na cámara, a súa concentración é medida debido á absorción dunha certa lonxitude de onda no espectro de infravermellos.
O sensor proposto por científicos é diferente dos seus análogos co seu pequeno tamaño. As capas de cromo, ouro e silicio son aplicadas ao seu substrato óptico. Silicon fixo cilindros nanoscale, chamados methaatoms. Situado nalgunha orde, forman a superficie do metamaterial coas propiedades únicas que non están na natureza. A parte superior, a capa funcional do sensor consiste nun polimetileno polímero da biguanidina, que se usa, por exemplo, como antiséptico.
O mecanismo de traballo consiste en medir a lonxitude de onda da luz reflectida, que é capturada usando un fotodetector e úsase para converter fotóns á corrente. Cando o gas de CO2 entra na cámara, é absorbido pola capa de polihexametileno biguanidina. Despois diso, o índice de refracción da capa diminúe, ea luz reflíctese nun ángulo de 45 graos. Cambiando o índice de refracción da capa de polixeametileno, así como o cambio da lonxitude de onda da luz reflectida en relación á inicial depender da concentración de gas.
A vantaxe do sensor proposto reside no feito de que non causa cambios indesexables no índice de refracción na capa de polímero e non rexistra o nivel do contido doutros gases no aire, por exemplo, nitróxeno e hidróxeno. Ademais, é posible axustar as características electromagnéticas do material e obter certas propiedades ópticas, por exemplo, para cambiar o nivel de absorción de luz e detectar grandes concentracións de dióxido de carbono.
"Durante o traballo, realizamos un estudo numérico e obtivo a dependencia do índice de refracción da capa de polihexametileno biguanidina desde a concentración de CO2 gaseoso. Confirmamos a precisión do sensor usando dez ciclos de medición duplicados. Cada vez que chegou 50 ppm de dióxido de carbono ao sensor, e tamén borrosa coa cámara de nitróxeno.
A análise mostrou que o sensor mostra a concentración de dióxido de carbono cun erro de ± 20 ppm e non ten en conta o N2 ", dixo Nikolai Kazansky, profesor do Departamento de Cibernética Técnica da Universidade de Samara. A configuración do sensor proposta pode usarse para detectar outros gases tóxicos utilizando materiais funcionais axeitados.
Fonte: ciencia espida