Графитизированные нити: новое слово в мониторинге окружающей среды от ВлГУ

Как сообщает Минобрнауки России, датчик позволит улавливать превышение концентрации вредных веществ и производить мониторинг состояния окружающей среды.

На первом этапе ученые разработали технологию синтеза графитизированных структур. В объеме искусственного алмазного кристалла методом лазерного микроструктурирования они получили протяженные проводящие микроструктуры. Искусственные алмазы для исследования передал индустриальный партнер проекта, ГК «Алмазная долина», где планируется внедрение инновационной технологии изготовления датчиков для различных задач. Формирование графитизированных структур осуществлялось в ИОФ РАН, а обработкой результатов и моделированием занимались в лабораториях ВлГУ. Результаты опубликованы в журнале «Южно-Сибирский научный вестник».

«Результаты мониторинга с датчика будут передаваться на программируемое устройство с элементами ИИ (искусственная нейросеть). Это устройство будет выдавать итоговый сигнал, который сообщит о состоянии проверяемого объекта. Нейросеть будет предобученной. С ее помощью можно будет классифицировать сигнал и убрать помехи. Второй вариант применения — датчик оптического и радиоизлучения. Преимущество нейронки в том, она сможет отличить газ от излучения», — пояснил руководитель молодежной лаборатории, кандидат физико-математических наук Дмитрий Бухаров.

Нити работают как детектирующие элементы (протяженные поверхности, на которые попадают частицы вещества, которое нужно определить или обнаружить). Причем площадь датчика и его геометрию, можно изменять, меняя длину нитей и их взаимное расположение.

Датчик нового поколения будет способен определять концентрацию вредных и опасных веществ в экстремальных температурах. Кроме того, прибор будет точнее и дешевле существующих аналогов, сообщил ТАСС руководитель молодежной лаборатории, старший научный сотрудник ВлГУ, кандидат физико-математических наук Дмитрий Бухаров.

«Это, своего рода, аналог электронного носа. Однако наш датчик будет дешевле, поскольку создается на основе искусственного алмаза. А в электронном носе — достаточно дорогая углерод-металлическая технология. В искусственном алмазе создаются графитизированные дорожки. Если молекула газа попадает на эту дорожку, возникает электрический ток и мы получаем сигнал», — рассказал ученый.

По словам Дмитрия Бухарова, для распознавания сигнала будет использоваться нейронная сеть: «Из-за того, что у нас применяется искусственный алмаз, датчик сможет охватывать более широкий диапазон температур. Температура графитизации алмаза — более 1 500 градусов Цельсия. То есть датчик будет работать при экстремальных температурах, спектр его применения более широкий». Такие датчики можно использовать на предприятиях для проверки утечки различных газов.

Проект ВлГУ по созданию и развитию лаборатории «Оптической диагностики и модификации алмазных материалов» поддержан Минобрнауки России в рамках национального проекта «Наука и университеты».