Ученые Томского политеха создали новый способ изготовления универсальных гибких датчиков для электрохимического анализа веществ. Технология основана на лазерной обработке пленок оксида графена и наночастиц серебра на полимерной подложке.
Полученные таким методом датчики недорогие в производстве, высокочувствительные и механически устойчивые. Кроме того, их можно адаптировать для детектирования различных молекул, сообщили в пресс-службе вуза.
Группа TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий разработала датчики, используя технологию многоступенчатой лазерной обработки различных пленок наноматериалов на полимерной подложке. Ученые облучили лазером пленки оксида графена и наночастиц серебра на подложке из полиэтилентерефталата (ПЭТ) для получения электропроводящих и прочных композитов необходимой формы.
Синтезированный восстановленный оксид графена считается одним из наиболее перспективных материалов благодаря простой технологии изготовления, высокой площади поверхности и химической стабильности.
«Полученный гибкий датчик состоит из двух углеродных электродов — рабочего и вспомогательного, и одного серебряного электрода сравнения. При этом оптимизированная лазерная обработка позволила создать электроды с низким сопротивлением и высокой чувствительностью. А способность сохранять внутреннюю структурную целостность и механические свойства подложки наделяют датчики высокой степенью гибкости. Устройство способно сохранять свои свойства при более чем 1 000 циклов изгиба», — отметил младший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Максим Фаткуллин.
Исследователи показали практическую реализацию датчика для детектирования кофеина. Они поместили на датчик каплю растворимого кофе, равную 200 микролитрам. При подаче к датчику электрического потенциала происходит процесс окисления, далее считывается электрохимический сигнал, который зависит от концентрации вещества. Сравнительный анализ показал незначительное расхождение результата в 15% по сравнению с результатом, полученным методом высокоэффективной жидкостной хроматографии — золотого стандарта в аналитической химии при определении концентрации различных веществ.
Аналогичный эксперимент успешно провели с глюкозой. Это делает новые сенсоры потенциально применимыми для создания неинвазивных и недорогих медицинских устройств для определения уровня глюкозы.
«Датчики являются универсальными по принципу своей работы. Их можно доработать под конкретные аналитические задачи, сделать их высокочувствительными для детектирования конкретного вещества. Полученные результаты позволяют создавать на основе этих датчиков гибкие и надежные устройства, применяемые в различных областях — от мониторинга здравоохранения до зондирования окружающей среды», — подчеркнула профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.
Исследование проводилось при поддержке гранта Российского научного фонда и администрации Томской области. Результаты работы ученых опубликованы в журнале IEEE Sensors Journal (Q1; IF: 4,3).
