| Главная страница/Main page | ||
|
Cенсорные элементы на основе оксида графена для электронного носа Проект поддержан грантом РФФИ 16-33-00866 мол_а Исполнители: Синицына О.В. (ИНЭОС РАН) Мешков Г.Б. (Физический факультет МГУ) Цель проекта: установить взаимосвязи между структурой оксида графена, его локальной электропроводностью и адсорбцией ароматических веществ Термин электронный нос был предложен Гарднером и Барлеттом в 1988 году. Они предложили следующее определение: инструмент, состоящий из массива электронных химических сенсоров с ограниченной специфичностью и системы распознавания сигналов, способной распознавать простые и сложные ароматы. Основные требования к устройству: высокая чувствительность, относительно низкая селективность сенсорных элементов, воспроизводимость, надежность, сигнал должен слабо зависеть от внешних факторов (температуры, влажности), простота калибровки или «тренировки», короткие времена определения ароматов, портативность. | ||
|
| ||
|
Схема двухслойного оксида графена Перспективным материалом для создания резистивных сенсоров для электронного носа является оксид графена. Это вещество является нестехиометрическим химическим соединением, продуктом окисления графена. В оксиде графена к углеродным сеткам присоединены преимущественно эпоксидные и гидроксильные группы. Предполагается, что незначительное количество карбонильных и карбоксильных групп содержится по краям углеродных сеток. Включение кислородсодержащих функциональных групп в углеродную сетку делает ее гидрофильной, поэтому в случае многослойного оксида графена возможна интеркаляция молекул воды в межслоевое пространство, при этом межплоскостное расстояние возрастает до 6 - 12 Å (в графите 3.35 Å). Оксид графена обладает следующими преимуществами: 1. Высокое отношение поверхности к объему – высокая чувствительность сенсорных элементов, 2. Низкая стоимость, 3. Физико-химические характеристики (электропроводность, адсорбцию) можно варьировать, меняя степень окисления. Подходы к получению сенсорных слоев на основе оксида графена 1. Пленки оксида графена могут быть осаждены из суспензии частичек оксида графена, полученных химическим или электрохимическим окислением графита с последующим расслоением окисленных слоев с помощью ультразвукового воздействия. | ||
|
| ||
|
Частица оксида графена. Изображение получено методом атомно-силовой микроскопии 2. Сенсорный слой из оксида графена может быть получен электрохимическим окислением тонкого слоя графита. Электрохимическое окисление графита приводит к формированию пористых структур с разветвленной поверхностью, что может способствовать высокой чувствительности сенсорных элементов. | ||
|
| ||
|
Схема ячейки для электрохимического окисления тонкой пленки графита | ||
|
| ||
|
Поверхность графита, подвергнутая электрохимическому окислению. Изображение получено методом атомно-силовой микроскопии 3. Пределы миниатюризации сенсорных слоев можно проверить с помощью метода локального анодного окисления, в котором поверхность окисляется локально под иглой сканирующего зондового микроскопа при приложении электрического сопротивления. Такой метод литографии достигает разрешения 10 нм. | ||
|
| ||
|
Линии, созданные на поверхности графита методом локального анодного окисления Публикации по проекту: 1. О. Синицына, Г. Мешков, И. Яминский. Изучение стадий электрохимического синтеза оксида графита с применением мультифункциональной зондовой микроскопии // Наноиндустрия, 2016, 6, 52-59. 2. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, И.В. Яминский. «Электронный нос» для медицинских приложений: поиск новых материалов для сенсорных элементов // Медицина и высокие технологии, 2016, 2, 40-44. 3. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, И.В. Яминский. Изучение строения и локальных проводящих свойств оксида графита и графена методами сканирующей зондовой микроскопии // Десятая Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология», 6-9 июня 2016, Москва, г. Троицк, сборник тезисов докладов, 402-403. 4. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, А.В. Григорьева, Ш. Раджабзода, И.В. Яминский. Сканирующая зондовая микроскопия оксидов графита и графена: поиск новых материалов для электронного носа // Сборник тезисов докладов Восьмой международной конференции «Современные достижения бионаноскопии», 15-17 июня 2016, Москва, стр. 22. | ||
|
| ||
