Rezultati dela, ki ga podpira dodelitev ruskega znanstvenega fundacije, so bili objavljeni v reviji senzorjev. Koncentracija ogljikovega dioksida v zraku je približno 400 ppm (delov na milijon), to je 0,04 odstotka koncentracije volumna. Na območjih, ki so v bližini industrijskih podjetij, je stopnja vsebnosti CO2 višja od približno 1,5-krat - 600 ppm. Koncentracija Več kot 800 ppm se šteje za škodljivo za zdravje ljudi.
Povečanje ogljikovega dioksida v zraku vpliva ne le dobro počutje, ampak vodi tudi do globalnega segrevanja. Zato ima svet vse večje potrebe po natančnih senzorjih, ki lahko montijo koncentracijo toplogrednih plinov. Danes to uporablja ne-disperzivno infrardečo spektroskopijo. Senzor je sestavljen iz infrardečega vira, merilne komore, filtra valovne dolžine in infrardečega detektorja.
Optični filter je nameščen pred detektorjem, ki absorbira vse svetlobe, razen za določeno valovno dolžino, ki jo lahko zajemo z molekulami izmerjenega plina. Ko plin vstopi v komoro, se njegova koncentracija meri zaradi absorpcije določene valovne dolžine v infrardečem spektru.
Senzor, ki ga predlagajo znanstveniki, se razlikuje od njegovih analogov z majhno velikostjo. Plasti kroma, zlata in silicija se uporabljajo za njen optični substrat. Silicon je naredil nanoskale valjev, tako imenovane metaatomes. Nahaja se v določenem naročilu, tvorijo površino metamateriala z edinstvenimi lastnostmi, ki niso v naravi. Na vrh, funkcionalna plast senzorja je sestavljena iz polimernega polimetilena biguanidina, ki se uporablja, na primer, kot antiseptik.
Mehanizem dela je sestavljen iz merjenja valovne dolžine odseve svetlobe, ki se zajeta z uporabo fotodetetorja, in se uporablja za pretvorbo fotonov v tok. Ko CO2 plin vstopi v komoro, jo absorbira plast poliheksametilen biguanidina. Po tem se lomni indeks plasti zmanjšuje, svetloba pa se odraža pod kotom 45 stopinj. Spreminjanje lomnega indeksa poliheksametilen plasti, kot tudi premik valovne dolžine odseve svetlobe glede na začetno, odvisno od koncentracije plina.
Prednost predlaganega senzorja je v tem, da ne povzroča neželenih sprememb v lomnem indeksu v polimernem sloju in ne beleži nivoje vsebine drugih plinov v zraku, na primer dušik in vodik. Poleg tega je možno prilagoditi elektromagnetne značilnosti materiala in pridobiti nekatere optične lastnosti, na primer, da spremenite raven absorpcije svetlobe in s tem zaznamo velike koncentracije ogljikovega dioksida.
"Med delom smo izvedli numerično študijo in pridobili odvisnost refraktivnega indeksa biguanidin poliheksametilen sloja iz koncentracije CO2 plinastega. Potrdili smo točnost senzorja z desetimi dvojnimi merilnimi cikli. Vsak čas smo prišli 50 ppm ogljikovega dioksida na senzor in tudi zamegljen z dušikovo komoro.
Analiza je pokazala, da senzor prikazuje koncentracijo ogljikovega dioksida z napako ± 20 ppm in ne upošteva N2, "je dejal Nikolai Kazansky, profesor Oddelka za tehnično kibernetiko univerze Samara. Predlagana konfiguracija senzorja se lahko uporabi za zaznavanje drugih strupenih plinov z ustreznimi funkcionalnimi materiali.
Vir: Naked Science