Новость

Ученые создали методику 3D-печати "электронного носа" на поверхности микрочипов

Ученые разработали технологию для печати "электронного носа" – набора сверхчувствительных датчиков газов – прямо на поверхности полупроводниковых микрочипов с помощью 3D-принтера. Это может удешевить и расширить их производство, пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий. Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал ACS Applied Materials Interfaces.

"Электронным носом" ученые называют высокочувствительные сенсоры на основе наночастиц и других новых материалов, которые могут распознавать определенные летучие молекулы в воздухе благодаря тому, как взаимодействия с ними влияют на электропроводность и другие свойства подобных датчиков.

В новой работе ученые во главе со старшим научным сотрудником Сколковского института науки и технологий Федором Федоровым разработали технологию, с помощью которой можно удешевить производство подобных сенсоров, печатая их на поверхности полупроводниковых подложек и микрочипов с помощью 3D-принтеров.

Ученые предполагают, что подобные сенсоры можно собрать послойно, нанося на рабочую поверхность тонкие пленки из оксидов различных металлов, исходные компоненты которых были растворены в "чернилах" системы трехмерной печати. Благодаря этому подобные чипы можно создавать в произвольной месте и с очень высокой точностью, не тратя на это большого количества ресурсов.

Руководствуясь подобной идеей, ученые создали несколько чипов, покрытых электродами, и напечатали на их поверхности прототипы "электронного носа". Работу этих систем они проверили с помощью паров спиртов – метанола, этанола, изопропанола и н-бутанола. Все эти вещества похожи по свойствам и химическому составу, что поэтому их присутствие в воздухе определить довольно сложно.

Первые опыты с прототипом "электронного носа" показали, что это устройство может улавливать даже очень маленькие концентрации подобных спиртов, не более нескольких частей на миллион, и успешно различать их следы в воздухе. Поэтому ученые считают, что подобные установки можно использовать для поиска следов токсичных спиртов в пище и напитках, а также для оценки состояния здоровья пациентов или владельцев электронных гаджетов.

Однако пока этому мешает то, что подобные детекторы работают при относительно высоких температурах, 200-400 °С, что значительно повышает энергопотребление. Поэтому ученые пытаются найти новые материалы для печати "электронных носов", лишенных подобного недостатка и обладающих другими преимуществами.

Источник: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c14055