В Сколковском институте науки и технологий (Сколтех) получен патент России на устройство, предназначенное для оптического детектирования паров и газов. Разработка относится к области сенсорных систем и может найти применение в промышленности, системах экологического контроля и медицинских диагностических устройствах.
Большинство существующих оптических газовых датчиков сталкиваются с общей проблемой — недостаточной селективностью. Такие сенсоры способны регистрировать изменение показателя преломления среды, но не идентифицируют конкретное вещество, вызвавшее это изменение. Обычно для решения этой задачи применяют химическую функционализацию поверхности: на сенсор наносят вещества, избирательно связывающиеся с определенными молекулами. Однако такой подход усложняет производство, увеличивает стоимость датчиков и сокращает срок их службы из-за деградации покрытия.
Предложенное сколтеховскими учеными решение основано на комбинировании брэгговского зеркала и наноструктурированной тонкой металлической пленки. В отличие от традиционных методов, избирательность здесь достигается не за счет химических реакций, а благодаря особой геометрии наноструктур, которые обеспечивают селективную капиллярную конденсацию газообразных веществ. Такой физический принцип позволяет определять как качественный, так и количественный состав газовых смесей. При этом активная область датчика не деградирует со временем, что обеспечивает возможность многократного использования. Устройство поддерживает удаленный энергонезависимый мониторинг с полностью обратимым циклом измерений и совместимо с распределенными волоконно-оптическими системами.
Разработка может стать основой для нового поколения датчиков непрерывного контроля технологических процессов, мониторинга выбросов, систем промышленной безопасности и анализа окружающей среды. Устройство перспективно для неинвазивной медицинской диагностики по выдыхаемому воздуху — например, для выявления маркеров диабета по концентрации ацетона, нарушений функций печени или почек по уровню аммиака, а также для обнаружения инфекционных заболеваний дыхательных путей.
Один из авторов патента, профессор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Василий Федотов, отметил, что архитектура допускает миниатюризацию, интеграцию в портативные приборы и, потенциально, обеспечивает более простое и экономичное производство по сравнению с рядом существующих решений.
Читайте также: Инженер НГУ сфотографировал самую яркую комету 2026 года