Исследователи из США разработали малоразмерные кислород-чувствительные сенсоры на основе нанотрубок. Они отмечают, что новые устройства демонстрируют области потенциального применения нанотехнологий для создания малоэнергозатратных переносных газовых сенсоров для людей, работающих в замкнутых пространствах, в которых концентрация кислорода важна для выживания

Исследователи из Университета Питтсбурга придали системам из нанотрубок чувствительность к кислороду, модифицировав их дендримерными фрагментами, несущими катионы Eu³⁺. Площадь каждое из устройств, разработанного исследователями, менее 7 см², устройство может определять концентрации кислорода в пределах 5–27%.

Строение европийсодержащего дендримерного комплекса. (Рисунок из Nature Chemistry, 2009, DOI: 10.1038/NCHEM.323)

Александр Стар (Alexander Star), работавший над проектом, отмечает, что хотя сами по себе углеродные нанотрубки не обладают чувствительностью к большому ряду газов, включая кислород, их чувствительность можно подстроить за счет модификации. Он добавляет, что представленная работа является примером такого принципа – их модификация кислород-чувствительными фрагментами позволяет получить сенсор на кислород, таким образом углеродные нанотрубки могут выступать в роли платформ для сенсоров различного типа.

Схема оптически прозрачного и электропроводного прибора, состоящего миз системы нанотрубок, модифицированных европийсодержащими дендримерами (зеленый слой), используемого для одновременного спектрального и электрического определения кислорода. (Рисунок из Nature Chemistry, 2009, DOI: 10.1038/NCHEM.323)

При взаимодействии раствора, содержащего соли европия, с кислородом, флуоресцентные свойства раствора меняются, что может быть измерено с помощью оптической спектроскопии. Исследователи также представляли, что твердотельные соединения европия также становятся чувствительными к кислороду после длительного облучения ультрафиолетом. Комбинация редкоземельного металла с нанотрубками позволила получить устройства, которые способны измерять не только флуоресценцию, но и изменения в электрической проводимости нанотрубок, поскольку последние могут преобразовывать электрические изменения, происходящие под воздействием кислорода в европий-содержащем слое. Стар отмечает, что одновременный контроль содержания кислорода двумя различными методами обеспечивает более высокое качество сенсоров.