תוצאות העבודה הנתמכות על ידי מתן הקרן של המדע הרוסי פורסמו במגזין החיישנים. הריכוז של פחמן דו חמצני באוויר הוא כ 400 עמודים לדקה (חלקים למיליון), זהו 0.04 אחוזים של ריכוז עוצמת הקול. באזורים הקרובים אילו ארגונים תעשייתיים נמצאים, שיעור התוכן CO2 גבוה יותר מ -1.5 פעמים - 600 עמודים לדקה. ריכוז יותר מ 800 ppm נחשב מזיק לבריאות האדם.
עלייה דו תחמוצת הפחמן באוויר משפיעה לא רק לרווחה, אלא גם מובילה להתחממות כדור הארץ. לכן, העולם יש צורך גדל חיישנים מדויקים שיכולים monito ריכוז גזי החממה. היום, זה משתמש ספקטרוסקופיה אינפרא אדום לא מפזר. החיישן מורכב ממקור אינפרא אדום, חדר מדידה, מסנן אורך גל וגלאי אינפרא אדום.
מסנן אופטי מותקן לפני הגלאי, הוא סופג את כל האור, למעט אורך גל מסוים, אשר ניתן לתפוס על ידי המולקולות של הגז הנמדד. כאשר הגז נכנס לתא, הריכוז שלו נמדד בשל ספיגת אורך גל מסוים בספקטרום אינפרא אדום.
החיישן המוצע על ידי מדענים שונה מאנלוגים עם גודלו הקטן. שכבות של כרום, זהב וסיליקון מוחלים על המצע האופטי שלה. סיליקון עשה צילינדרים ננומטריים, מה שנקרא methaatoms. ממוקם בסדר מסוים, הם מהווים את פני השטח של metamaterial עם המאפיינים הייחודיים שאינם בטבע. למעלה, את השכבה הפונקציונלית של החיישן מורכב פולימלטינה פולימר של biguanidine, אשר משמש, למשל, כמו חיטוי.
מנגנון העבודה מורכב למדידת אורך הגל של האור המשתקף, אשר נתפס באמצעות photodetector, והוא משמש להמיר פוטונים לתוך הזרם. כאשר גז CO2 נכנס לתא, הוא נספג על ידי שכבת biguanidine polyhexamethylene. לאחר מכן, המדד השבירה של השכבה יורדת, והאור משתקף בזווית של 45 מעלות. שינוי מדד השבירה של שכבת polyhexamethylene, כמו גם את המעבר של אורך הגל של האור המשתקף ביחס הראשונית תלויה בריכוז הגז.
היתרון של החיישן המוצע טמון בכך שהוא אינו גורם לשינויים בלתי רצויים במדד השבירה בשכבת הפולימר ואינו מקליט את רמת התוכן של גזים אחרים באוויר, למשל חנקן ומימן. בנוסף, ניתן להתאים את המאפיינים האלקטרומגנטיים של החומר ולקבל נכסים אופטיים מסוימים, למשל, לשנות את רמת הקליטה האור ובכך לזהות ריכוזים גדולים של פחמן דו חמצני.
"במהלך העבודה, ערכנו מחקר מספרי וקיבלנו את התלות במדד השבירה של שכבת polyhexamethylene biguanidine מ ריכוז של Gaseous CO2. אישרנו את הדיוק של החיישן באמצעות עשרה מחזורי מדידה כפולים. אנחנו בכל פעם בא 50 PPM פחמן דו חמצני לחיישן, וגם מטושטש עם החדר חנקן.
הניתוח הראה כי החיישן מראה את הריכוז של פחמן דו חמצני עם שגיאה של ± 20 ppm ואינו לוקח בחשבון את N2 ", אמר ניקולאי Kazansky, פרופסור למחלקה של קיברנטיקה טכנית של אוניברסיטת Samara. תצורת החיישן המוצעת יכולה לשמש כדי לזהות גזים רעילים אחרים באמצעות חומרים פונקציונליים מתאימים.
מקור: מדע עירום