Исследователи из Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского провели эксперименты по обнаружению вредных газов в атмосфере. Использование наночастиц и графена сделало газовые сенсоры более чувствительными. Исследовательская работа призвана выяснить, как взаимодействуют аминированный графен и оксид цинка. Результаты проведенных экспериментов опубликованы в соответствующей статье в журнале Surfaces and Interfaces.
Графен представляет собой тончайший слой углерода, атомы которого расположены в форме пчелиных сот. Это очень прочный материал, который хорошо проводит электричество и может чувствовать даже отдельные молекулы, оседающие на его поверхности. Но графен легко портится на воздухе из-за окисления, поэтому в исследовании используется не чистый графен, а модифицированный. К нему добавляются аминные группы, которые работают как своего рода «липучки» для молекул вредных газов.
В данной работе мы пошли гораздо дальше. Мы используем аминированный графен, но дополнительно на его поверхности осаждаем наночастицы оксида цинка (ZnO). Оксид цинка известен как один из лучших сенсоров газовых датчиков, и мы используем этот тренд — наночастицы оксида цинка, известного своей чувствительностью к газам.
Ученые использовали для квантовых вычислений сложные компьютерные модели и метод рассеивания волновой функции. Этот способ помогает понять, как прилипание молекул к поверхности материала влияет на то, насколько хорошо этот материал проводит электричество.
Исследователи обнаружили, что материал стал гораздо чувствительнее к слабым сигналам и распознает их точнее. Это приводит к улучшенной реакции на прикосновение, особенно к газам. Когда молекулы газа попадают на новый материал, его электрическое сопротивление увеличивается в десятки раз. Это происходит потому что специальные части материала захватывают молекулы газа, а другой компонент усиливает электрический сигнал от этого захвата.
Ученые из СГУ стремятся найти наилучшие способы изменения свойств графена, чтобы его можно было эффективно использовать в различных типах датчиков и сенсоров.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как наночастицы серебра снижают токсическое действие мышьяка.
