Photo
Химия Российские химики напечатали тонкие пленки ITO и показали их высокую чувствительность к наличию CO в атмосфере


Как известно, мониторинг окружающей атмосферы позволяет контролировать содержание в ней различных газов и вовремя детектировать неблагоприятные изменения. Для этих целей хорошо подходят резистивные газовые сенсоры на основе полупроводниковых наноматериалов, электрофизические характеристики которых зависят от концентрации тех или иных газов в атмосфере. Как правило, в таких устройствах используются рецепторные компоненты на основе материалов с относительно высокой электропроводностью. При этом до сих пор достаточно слабо изученным с точки зрения своих хемосенсорных свойств был такой распространённый материал как прозрачный электрод ITO (In2O3-10%SnO2), используемый в виде тонких плёнок в большинстве современных устройств (в сенсорных экранах, солнечных батареях, дисплеях и другой электронике).

В своём исследовании группа российских ученых впервые получила тонкую проводящую пленку ITO при сочетании золь-гель технологии и перьевой плоттерной печати. В качестве функциональных чернил при этом использовался истинный раствор гидролитически активных гетеролигандных координационных соединений индия и олова. После печати оксидной плёнки на поверхности специализированного чипа, оснащённого встроенным микронагревателем, он помещался в газовую ячейку, подключённую к системе смешения различных газов (CO, CO2, CH4, H2 и NH3) и комплексу измерительных приборов. Далее производились измерения сенсорного отклика напечатанной плёнки ITO при детектировании указанных газов в диапазоне концентраций от 100 ppb до 100 ppm. В результате было показано, что данный планарный рецепторный наноматериал позволяет селективно определять в окружающей атмосфере монооксид углерода, который не имеет цвета, вкуса и запаха, а также является чрезвычайно токсичным. При этом оптимальная рабочая температура полученного датчика составила 200°С.

Описанные в соответствующей статье результаты данного исследования позволят научному сообществу существенно продвинуться как в создании тонкоплёночных прозрачных электродов ITO с помощью печатных технологий, так в разработке современных резистивных сенсоров монооксида углерода.

Исследование выполнено группой ученых из лаборатории химии лёгких элементов и кластеров ИОНХ РАН в сотрудничестве с коллегами из СПбГУ, МГУ имени М.В. Ломоносова

и РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Результаты исследования опубликованы в журнале Talanta (Q1):

https://doi.org/10.1016/j.talanta.2020.121455.