Исследователи из США сообщают, что сенсоры, изготовленные на основе одностенных углеродных нанотрубок, [single-walled carbon nanotube (SWNT)] могут быть «перезагружены» за счет простого нажатия переключателя электротока.

Исследователи обнаружили, что при прохождении электрического тока через углеродную нанотрубку позволяет удалить органические молекулы, связавшиеся с ее поверхностью, тем самым перезагружая сенсор для его дальнейшего применения.

В области дефекта нанотрубки электроны ускоряются, сталкиваются с молекулами, адсорбировавшимися на поверхности способствуя ее очистке. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1194210)

Одностенные углеродные нанотрубки могут применяться в качестве малоразмерных высокочувствительных химических сенсоров для различных газов и других химических соединений. Связанные с подложкой из кремния, одностенные углеродные нанотрубки могут адсорбировать своей поверхностью различные химические вещества, однако большинство определяемых соединений адсорбируются на поверхности нанотрубок необратимо, что приводит к необходимости длительной химической обработки сенсоров перед повторным их применением.

Ричард Мазел (Richard Masel) с коллегами из Университета Иллинойса смогли решить проблему очистки сенсоров из углеродных нанотрубок и избавиться от длительной и сложной химической очистки загрязненных сенсоров. Новая методика – десорбция, вызванная электрическим током [current-stimulated desorption (CSD)], основана на пропускании электрического тока большой силы через углеродную нанотрубку. В области дефекта нанотрубки электроны ускоряются, сталкиваются с молекулами, адсорбировавшимися на поверхности. Столкновение электронов с адсорбированной молекулой приводит к тому, что ей передается энергия и она легко десорбируется.

Новая методика позволяет очистить поверхность сенсоров от химических соединений, принадлежащих различным классам, при этом нагревание сенсора и его разрушение практически не происходит. Исследователи протестировали несколько похожих друг на друга сенсорных систем и обнаружили, что десорбция, вызванная электрическим током, позволяет быстро очистить сенсор и приготовить его к повторной работе после адсорбции спиртов, ароматических соединений аминов и фосфонатов.

Методика – десорбция, вызванная электрическим током, имеет ряд преимуществ в сравнении с существующими методами десорбции молекул с поверхности углеродных нанотрубок, как, например, фотодесорбция, основанная на облучении поверхности углеродной нанотрубки ультрафиолетом. Десорбция органических молекул с помощью ультрафиолета требует большего времени, так как при облучении светьом поверхности образуется относительно небольшое количество электронов, из-за чего регенерация сенсора происходит медленно. Мазел отмечает, что при десорбции, вызванной электрическим током, десорбция происходит быстро, более того – для этого метода не требуется дополнительное оборудование, достаточно просто увеличить силу тока, протекающего через сенсор.

Источники:

1. Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1194210

2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2212