<HTML><HEAD><TITLE>Electronic Nose</TITLE>
<META http-equiv=Content-Language content=ru>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=windows-1251">
<META content="MSHTML 6.00.2900.2963" name=GENERATOR></HEAD>
<BODY bgColor=#4a4295>
<DIV align=center>
<TABLE width="75%" bgColor=#ffffff border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD width=50></TD>
<TD align=left><FONT face="Trebuchet MS" >
<A href="index.html">Главная страница</A>/<A href="index1.html">Main page</A></FONT></TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>


<B>Cенсорные элементы на основе оксида графена для электронного носа</B><BR><BR>

Проект поддержан грантом РФФИ 16-33-00866 мол_а<BR><BR>
Исполнители:<BR>
Синицына О.В. (ИНЭОС РАН)<BR>
Мешков Г.Б. (Физический факультет МГУ)<BR><BR>
Цель проекта:<BR>
установить взаимосвязи между структурой оксида графена,<BR>
его локальной электропроводностью и<BR> адсорбцией ароматических веществ<BR><BR>
Термин электронный нос был предложен Гарднером и Барлеттом в 1988 году.<BR>
Они предложили следующее определение: инструмент, состоящий из массива<BR>
электронных химических сенсоров с ограниченной специфичностью и системы<BR>
распознавания сигналов, способной распознавать простые и сложные ароматы.<BR><BR>
Основные требования к устройству: высокая чувствительность,<BR>
относительно низкая селективность сенсорных элементов, воспроизводимость,<BR>
надежность, сигнал должен слабо зависеть от внешних факторов (температуры,<BR>
влажности), простота калибровки или «тренировки», короткие времена<BR>
определения ароматов, портативность.<BR><BR>


</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=150 
alt="GO1" src="GO1.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>


<I>Схема двухслойного оксида графена</I><BR><BR>

Перспективным материалом для создания резистивных сенсоров для<BR>
электронного носа является оксид графена. Это вещество является<BR>
нестехиометрическим химическим соединением, продуктом окисления<BR>
графена. В оксиде графена к углеродным сеткам присоединены<BR>
преимущественно эпоксидные и гидроксильные группы. Предполагается, что<BR>
незначительное количество карбонильных и карбоксильных групп содержится<BR>
по краям углеродных сеток. Включение кислородсодержащих функциональных<BR>
групп в углеродную сетку делает ее гидрофильной, поэтому в случае<BR>
многослойного оксида графена возможна интеркаляция молекул воды в<BR>
межслоевое пространство, при этом межплоскостное расстояние возрастает до<BR>
6 - 12 Å (в графите 3.35 Å).<BR><BR>
Оксид графена обладает следующими преимуществами:<BR>
1. Высокое отношение поверхности к объему – высокая чувствительность<BR>
сенсорных элементов,<BR>
2. Низкая стоимость,<BR>
3. Физико-химические характеристики (электропроводность, адсорбцию)<BR>
можно варьировать, меняя степень окисления.<BR><BR>

<B>Подходы к получению сенсорных слоев на основе оксида графена</B><BR><BR>


1. Пленки оксида графена могут быть осаждены из суспензии частичек оксида<BR>
графена, полученных химическим или электрохимическим окислением графита<BR>
с последующим расслоением окисленных слоев с помощью ультразвукового<BR>
воздействия.<BR>


</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO2" src="GO2.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I> Частица оксида графена.<BR>
Изображение получено методом атомно-силовой микроскопии</I><BR><BR>

2. Микроструктура графита-прекурсора играет важную роль при синтезе оксида графена.<BR>
При химическом окислении графита (смесь серной кислоты и перманганата калия) протекают два процесса:<BR>
(1) интеркаляция графита (внедрение молекул реагентов между атомными слоями графита),<BR>
(2) окисление атомных слоев графита.<BR>
Интеркаляция происходит быстро уже при смачивании графита реакционной смесью.<BR>
При малом количестве дефектов окисление слоев идет медленно (несколько дней)<BR>
Разрушение интеркаляционных соединений водой ведет к расслоению графита и образованию блистеров.<BR>


</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO6" src="GO6.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I> Блистеры на поверхности графита.<BR>
Изображение получено методом оптической микроскопии</I><BR><BR>

</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO7" src="GO7.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I> Блистеры на поверхности графита.<BR>
Изображение получено методом атомно-силовой микроскопии</I><BR><BR>

3. Сенсорный слой из оксида графена может быть получен электрохимическим<BR>
окислением тонкого слоя графита. Электрохимическое окисление графита<BR>
приводит к формированию пористых структур с разветвленной поверхностью,<BR>
что может способствовать высокой чувствительности сенсорных элементов.<BR><BR>

</TD></TR>


<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=250 
alt="GO3" src="GO3.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I> Схема ячейки для электрохимического окисления тонкой пленки графита</I><BR><BR>

</TD></TR>


<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO4" src="GO4.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I>  Поверхность графита, подвергнутая электрохимическому окислению.<BR>

Изображение получено методом атомно-силовой микроскопии</I><BR><BR>

4. Пределы миниатюризации сенсорных слоев можно проверить с помощью<BR>
метода локального анодного окисления, в котором поверхность окисляется<BR>
локально под иглой сканирующего зондового микроскопа при приложении<BR>
электрического сопротивления. Такой метод литографии достигает разрешения 10 нм.<BR>

</TD></TR>


<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO5" src="GO5.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I>Линии, созданные на поверхности графита методом локального анодного окисления</I><BR><BR><BR>

5. Резистивный сенсорный элемент на основе пленки графена (1-10 атомных слоев), окисленной электрохимически.<BR>
Мы предполагаем, что в результате преимущественного окисления по дефектам<BR>
пленка разбивается на островки графена с модифицированными краями.<BR>
По нашему предположению, интеркаляция молекул из газовой фазы между атомными слоями приводит <BR>
к закручиванию краев островков, нарушению контактов между ними, и росту сопротивления сенсорного элемента.<BR>
<BR>

</TD></TR>


<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P><FONT face="Trebuchet MS"><BR><IMG height=300 
alt="GO8" src="GO8.png" 
border=0></FONT></P>                  
</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<BR>

<I>Отклик сенсорного элемента при его внесение в насыщенные пары.</I><BR><BR><BR>

<B>Публикации по проекту:</B><BR><BR>

1. Olga V. Sinitsyna, Georgy B. Meshkov, Anastasija V. Grigorieva, <BR>
Alexander A. Antonov, Inna G. Grigorieva and Igor V. Yaminsky.<BR>
Blister formation during graphite surface oxidation by Hummers’ method //<BR>
Beilstein Journal of Nanotechnology, 2018, 9, 407–414.<BR><BR>
2. Г.Мешков, О.Синицына, Ш.Раджабзода, А.Григорьева, И.Яминский.<BR>
Сканирующая резистивная микроскопия оксидов графена // Наноиндустрия, 2017, 7, 48-53.<BR><BR>
3. О. Синицына, Г. Мешков, И. Яминский.<BR>
Изучение стадий электрохимического синтеза оксида графита с применением<BR>
мультифункциональной зондовой микроскопии // Наноиндустрия, 2016, 6, 52-59.<BR><BR>
4. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, И.В. Яминский.<BR>
«Электронный нос» для медицинских приложений: поиск новых материалов для сенсорных<BR>
элементов // Медицина и высокие технологии, 2016, 2, 40-44.<BR><BR>
5. Г. Б. Мешков, О.В. Синицына, И.В. Яминский.<BR>
Scanning probe microscopy of carbon nanostructures formed by the electrochemical oxidation of graphite //<BR>
13th International Conference Advanced Carbon NanoStructures (ACNS'2017),<BR>
Санкт-Петербург, 3-7 июля 2017, book of abstracts, 242.<BR><BR>
6. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, И.В. Яминский.<BR>
Изучение строения и локальных проводящих свойств оксида графита и графена методами<BR>
сканирующей зондовой микроскопии // Десятая Международная конференция<BR>
«Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология»,<BR>
6-9 июня 2016, Москва, г. Троицк, сборник тезисов докладов, 402-403.<BR><BR>
7. О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, А.В. Григорьева, Ш. Раджабзода, И.В. Яминский.<BR>
Сканирующая зондовая микроскопия оксидов графита и графена:<BR>
поиск новых материалов для электронного носа // Сборник<BR>
тезисов докладов Восьмой международной конференции «Современные<BR>
достижения бионаноскопии», 15-17 июня 2016, Москва, стр. 22.<BR><BR>

</TD></TR>

<TR>
<TD width=30></TD>
<TD colspan="2" >
<P>
<A href="index.html">Главная страница</A> / 
<A href="index1.html">Main page</A>
</P>
<BR>

</TD></TR></TBODY>
</TABLE>

</DIV></BODY></HTML>