Научный коллектив из Москвы и Санкт-Петербурга добился существенного повышения чувствительности сенсоров к легкогорючим газам и предложили экономичную технологию их производства. Работа опубликована в майском номере престижного журнала Materials Science and Engineering: B. Взрывы и пожары, возникающие в результате утечки или выброса газов, по-прежнему остаются распространёнными явлениями. Одной из часто встречающихся причин такого рода происшествий является смешение горючих газов и паров с воздухом. Наиболее надежной гарантией предотвращения взрыва/пожара является постоянный мониторинг присутствия в воздухе агрессивных газов и паров. BTEX — это группа легкогорючих и крайне токсичных газов, названная аббревиатурой первых букв английских названий входящих туда соединений: бензол, толуол, этилбензол и ксилол. BTEX-газы являются простейшими ароматическими соединениями и в большом количестве содержатся в атмосфере экологически неблагоприятных регионов, в т.ч. в местах добычи и переработки нефти. В последнее время широкое распространение получил подход по оценке общей загрязнённости региона по содержанию BTEX-газов. Если компоненты данной группы газов содержатся в количестве, превышающем предельно допустимые концентрации, то и более сложные, сопутствующие соединения обычно также превышают допустимую норму. В связи с этим, оптимизация газовых сенсоров, направленная на анализ BTEX-газов, является очень актуальной и практически значимой задачей. Коллективу российских химиков и материаловедов удалось добиться высокой чувствительности сенсоров для обнаружения токсичных и легко воспламеняемых газов. Работу комментирует кандидат химических наук, научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Артём Мокрушин: «Идея исследования заключается в том, чтобы детектировать простейшие ароматические газы при помощи полупроводниковых газовых сенсоров. BTEX-газы являются побочными продуктами нефтехимического синтеза, а также содержатся в некоторых готовых продуктах лакокрасочной и нефтехимической промышленности (смазочные материалы, топливо, обезжириватели и другие). Мы получили высокий отклик на бензол и водород, которые являются легко воспламеняемыми газами (нижний предел взрываемости водорода равен 4%, а бензола 1.2%), ко всему прочему бензол также является крайне токсичным канцерогеном с ПДК порядка 0.1–5 ppm и нейротоксином, наносящим серьезный вред печени, почкам, селезенке и желудку, он способствует образованию в воздухе вторичных загрязнителей, в том числе ультрадисперсных частиц, и полициклических ароматических углеводородов. Индивидуальный оксид цинка является одним из наиболее широко используемых материалов в полупроводниковых газовых сенсорах. Он не проявляет высокой чувствительности к BTEX-газам, однако при допировании платиной удается значительно увеличить чувствительность и селективность к бензолу и водороду. Такой эффект возникает за счет каталитических свойств платины». Платина является превосходным катализатором реакции окисления водорода, углеводородов и ароматических соединений, что объясняет увеличение сенсорного отклика на эти газы. Авторы использовали сенсоры четырех составов и применили метод главных компонент, при котором можно селективно разделять сигналы при детектировании выбранных газов. Новизна предложенного подхода заключается в том, что при создании массива сенсора был применен метод пневматической микроплоттерной печати – аддитивная технология, позволяющая воспроизводимо получать чувствительные слои газовых сенсоров, что создает огромный потенциал для масштабирования производства. Использованный авторами метод микроплоттерной печати является более выигрышным по сравнению с распространенным методом трафаретной печати, и позволяет с высокой разрешающей способностью наносить чувствительные слои сложного состава, что в дальнейшем может быть успешно использовано для получения многофункциональных миниатюрных мультисенсоров на различные газы. Работа поддержана Российским научным фондом (№ 20-73-00309).