Целью нового исследования, проведённого в Питсбургском университете (США), была разработка недорогих детекторов ядовитых индустриальных газов на основе золотой нанопроволоки.
Исследователи из Питсбургского университета (США) сумели получить коаксиальный кабель с обмоткой из золотой нанопроволоки в качестве необходимого компонента для создания недорогих детекторов ядовитых газов, содержащихся в газе природном.
Руководитель проекта Александр Стар и его коллеги из Национальной лаборатории энерготехнологий (NETL) предложили оригинальный метод самосборки, использующий молекулярные каркасы углеродных нанотрубок для роста нанопроводов золота. Полученные результаты учёные опубликовали в Journal of the American Chemical Society.
Как поясняет г-н Стар, большинство стандартных методов определения газов требуют массивного и дорогого оборудования. Вывод напрашивается сам собой: нужны небольшие датчики, построенные на детекторах из наноматериалов. Газовщики и нефтяники могли бы постоянно носить их с собой для фиксации сероводорода, одного из главных токсинов природного газа.
Учёные обнаружили, что наноматериалы на основе золота идеально подходят для определения именно сероводорода, благодаря высокому сродству золота к двухвалентной сере и уникальным физическим свойствам наноструктур. Подбирая подходящий молекулярный каркас для поддержания процесса самосборки наноматериала, исследователи экспериментировали с углеродными нанотрубками и графеном, используя компьютерное моделирование, рентгеновскую дифракцию и просвечивающую электронную микроскопию. Затем продукт тестировался на отношение к присутствию сероводорода.
Для получения золотых нанопроволок углеродные нанотрубки суспендировались в растворе кислого тетрахлораурата (HAuCl4). По мере перемешивания и нагревания смеси золото восстанавливалось, образуя наночастицы на внешних стенках углеродных нанотрубок. В результате формировались высокопроводящие коаксиальные провода из золотых нанопроволочек и углеродных нанотрубок.
Чтобы оценить способность нанопроволок детектировать сероводород, г-н Стар и коллеги нанесли получившийся композитный материал на чип, содержащий матрицу золотых электродов. Рабочий прототип сумел определить присутствие сероводорода на уровне 5 ppb (части на миллиард), что сравнимо с используемыми сегодня технологиями. Кроме того, исследователи смогли определить наличие сероводорода в сложной газовой смеси подобной природному газу.
Сейчас группа тестирует пределы обнаружения сероводорода экспериментальным чипом, применяя настоящие образцы смесей из газовых колодцев.
Подготовлено по материалам Питсбургского университета.
Просмотров 
