Сотрудники РХТУ им. Д.И. Менделеева и ученые ИОНХ РАН расширили сферы применения пленок из оксида индия и олова (ITO), напечатав тонкие и однородные пленки ITO с помощью перьевого плоттера. Такой эксперимент показал возможность селективно регистрировать содержание угарного газа в концентрациях даже на порядок меньше предельных допустимых.

Исследование опубликовано в журнале Talanta.

Для того чтобы оценивать и контролировать содержание разных газов в атмосферном воздухе, нужно постоянно его мониторить. Такая процедура предполагает работу резистивных газовых сенсоров, которые работают на основе материалов с электрофизическими характеристиками, зависящими от концентрации различных газов в окружающей среде.

Самый подходящий для оценки воздуха компонент – смешанный оксид индия и олова ITO (In₂O₃-10%SnO₂). Его отличает хорошая электропроводность, а пленки из него можно наносить на самые разные поверхности.

В ходе своего исследования российские химики выяснили, как быстро и качественно получить рецепторные покрытия из ITO. Они пришли к выводу, что их можно сделать с помощью удобной техники перьевой плоттерной печати. Причем в качестве чернил ученые использовали растворы двух комплексных соединений с индием и оловом в составе, что позволяет получать однородные поверхности.

«Чернила смешивали в пере плоттера и подавали на чип из Al₂O₃ с нанесенными платиновыми электродами. Перо равномерно перемещалось по поверхности, и после нанесения каждого слоя пленка высушивалась в течении десяти минут, а потом процедура повторялась вновь. Всего было нанесено двадцать слоев, при этом после первых десяти пленку дополнительно отжигали при температуре 250 °С. В результате получилась пленка ITO толщиной 600 нм с однородной поверхностью – максимальный перепад высот составлял не более 8 нм», – сообщили в пресс-релизе.

После печати пленки, ученые проверили ее на выполнения своих функций. Пленку вносили в атмосферу газов CO, CO₂, CH₄, H₂ и NH₃, чтобы посмотреть, как будет изменяться ее сопротивление. На угарный газ был показан самый мощный сенсорный отклик ITO.

Также исследователи выяснили, что ITO-пленка может детектировать концентрации CO даже на уровне 2 миллионных долей, что почти на порядок меньше предельной допустимой концентрации угарного газа в воздухе (от 20 до 35 миллионных долей). Исследование химиков очень важно, потому что оно доказало, что с помощью напечатанной ITO-пленки можно селективно детектировать в окружающей атмосфере токсичный угарный газ, который не обладает ни цветом, ни запахом, ни вкусом.

Пресс-служба РХТУ