Микросенсоры для определения состава жидких и газовых сред

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-3 Материалы с уникальными свойствами

В последние годы стремительно развиваются сенсорные и биосенсорные технологии. В этих технологиях используются наноматериалы, которые занимают важное место в материалах для иммобилизации для распознавания молекул, в том числе жидкости и газа. Хотя фуллерены среди этих материалов привлекли большое внимание в последние годы, количество их исследований, к сожалению, меньше, чем других углеродных наноматериалов.

Благодаря полностью закрытой структуре и минимум 30 двойным связям, фуллерен можно модифицировать от 30 пунктов, что дает большое преимущество. Согласно классу наноматериалов фуллерены имеют чрезвычайно большую площадь поверхности. Следовательно, они обеспечивает большее количество биологических или небиологических рецепторов распознавания, иммобилизованных на этой области поверхности.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-6

Более того, увеличение площади поверхности с помощью большего количества распознающего агента также увеличивает чувствительность. Это важнейший параметр сенсорных технологий, который обеспечивают фуллерены.

Определение состава и анализ жидких, газовых сред для науки и безопасности производства, питания, жизнедеятельности человека принципиально важная вещь. Поэтому большое внимание уделяется выработке новых методов анализа биологически чистых сенсоров. Ведь в составе жидкостей и газов могут быть тяжело определяемые вредные вещества, губительные для человека.

Углеродные наноматериалы как сенсоры

Фуллерен — производная углерода, который является источником нашей жизни. Помимо метаболической активности, наноэлемент привлекает внимание своими необычными структурами, созданными в природе.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-7

Эти структуры представляют собой материалы, которые образуются и обнаруживаются с течением времени в среде с высокой температурой и давлением.

Химические свойства фуллереновых материалов сильно отличаются от свойств инертного углерода. Электропроводность, прочность и каталитические свойства — это лишь некоторые из свойств углеродных наноматериалов. Используя преимущества этих характеристик и современные технологии, увеличиваются возможности для дальнейшей разработки полезных продуктов.

С развитием биотехнологии и междисциплинарных наук, с течением времени использование наноразмерных материалов в разработке биотехнологических процессов возрастает.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-5

Наноматериалы открыли новые возможности, особенно в биотехнологии, с их преимуществом легкой модификации, что очень важно для диагностики.

Фуллерены С60 предлагают значительные преимущества перед традиционными методами диагностики с точки зрения чувствительности и селективности. Диагностика — важнейший шаг в развитии технологий, например здравоохранения. Правильный диагноз приносит с собой правильное лечение, реальный прогноз, благополучие пациента и снижение затрат на здоровье.

Важными параметрами точной диагностики являются чувствительность и точность.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-4

Эти два термина могут описывать технологическую мощь диагностических систем. В развитии чувствительности и точных измерений наноматериалы становятся первыми помощниками.

Среди различных наноматериалов именно фуллереновые наноматериалы обладают широкими преимуществами, благодаря своим выдающимся электрическим, термическим, химическим и механическим свойствам. Композиционные материалы, полученные из фуллеренов, используются в накоплении и преобразовании энергии, датчиках, доставке лекарств, автоэлектронной эмиссии и наноразмерных электронных компонентах.

Сенсоры и биосенсоры, модифицированные фуллереном

Сенсорная и биосенсорная технология — важная отправная точка в разработке миниатюрных анализаторов или микросенсоров. Эта технология делится на два класса в зависимости от взаимодействия сенсора и молекулы газа или жидкости, который анализируют (аналит) в случае:

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-8
  • если молекула аналита трансформируется на поверхности сенсора, называемой каталитической основой;
  • если аналит взаимодействует с поверхностью, называемой сенсорами на основе аффинности и биосенсорами.

Измерение может быть выполнено электрохимическим или оптическим способами. В электрохимических датчиках электроды, а именно фуллерены, используются как преобразователи. В зависимости от модификации и принципа измерения могут использоваться их разные типы.

Таким образом, измерение проводится с помощью электродов, модифицированных агентом распознавания — фуллереном.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-1

Если агент распознавания является каталитическим агентом, электроактивные частицы высвобождаются в результате молекулы-мишени, которая трансформируется рецептором распознавания. Метод измерения также может варьироваться в зависимости от свойств типов фуллерена.

Оптически сконструированные сенсорные и биосенсорные системы используют оптические системы с оптической чувствительностью в качестве преобразователей или системы поверхностного плазмонного резонанса, которые представляют собой высокочувствительные системы. В настоящее время сенсоры и биосенсоры активно используют с лазерными системами.

Фотоны, обнаруженные датчиком с возможностью восприятия света химической реакцией, которая происходит в оптических системах, могут быть преобразованы в значимые сигналы.

mikrosensory-dlya-opredeleniya-sostava-ghidkih-i-gazovyh-sred-2

В некоторых системах измерение состава газа и жидкости выполняется путем создания различий в углах отраженного лазерного сигнала.

Использование фуллерена позволило разработать чувствительные сенсоры за счет увеличения площади поверхности. В то же время нельзя игнорировать его еще один вклад в определение жидких и газовых средв: фуллерен С60 является неразрушимым иммобилизационным материалом и обеспечивает долговечность.

Наноматериалы становятся все более важными и интересными день ото дня, а области их использования расширяются. Особенно значимы свойства фуллеренов С60 в области анализа газов и жидкостей. Фуллерен уже успешно выполняет поставленную задачу и вносит серьезный вклад в развитие этих систем.

Оцените статью
Добавить комментарий

error: Alert: Content is protected! Внимание! Контент защищен!