Ученые создали сенсор, сокращающий время анализа воды до 2 минут

Учёные Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова создали сенсор для анализа воды, который определяет семь параметров примерно за две минуты. Лабораторные исследования таких образцов обычно занимают несколько дней. Об этом сообщил ТАСС научный сотрудник лаборатории адаптивных методов обработки данных Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына МГУ Кирилл Лаптинский.

В основе устройства лежат полимерные углеродные точки — наноструктуры из углерода, азота, кислорода и водорода. Под действием направленного света они начинают излучать на другой длине волны. Это свойство и экологическая безопасность наночастиц делают их перспективными для сенсоров, реагирующих на концентрацию элементов в жидкости, а также на изменения температуры и уровня pH.

Кирилл Лаптинский отметил, что наносенсор способен функционировать в многокомпонентной среде. Лабораторный анализ подобного типа может занимать неделю и более. Устройство проводит качественную и количественную оценку на месте за несколько минут. Одновременно определяется содержание семи веществ: ионов меди, никеля, кобальта, свинца, алюминия, хрома и нитрат-иона.

Обработку данных, полученных сенсорами, выполняет нейронная сеть. Она обучена на специальной базе данных и учитывает физические процессы не только между датчиком и жидкой средой, но и между ионами внутри неё. Это повышает точность измерений.

Подобные датчики пригодны для контроля технической воды на предприятиях и анализа промышленных стоков, проходящих несколько стадий очистки. Разработчики считают, что новый метод позволит сократить расходы на определение состава воды примерно в 18 раз.

Руководитель лаборатории лазерной спектроскопии наносистем в жидких средах физического факультета МГУ Татьяна Доленко пояснила, что такие устройства можно встроить в автоматизированные системы. Например, оборудование способно раз в час брать пробу воды в технологическом цикле. Через несколько минут определяется, можно ли направить её в следующий резервуар с меньшей концентрацией веществ или требуется дополнительная очистка.

Светящиеся сенсоры рассматриваются и для других задач, включая проверку герметичности и уровня давления в трубопроводах нефтяной и коммунальной отраслей.

Результаты совместного исследования лаборатории лазерной спектроскопии наносистем в жидких средах физического факультета и лаборатории адаптивных методов обработки данных Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына МГУ опубликованы в журнале Scientific Reports. Проект получил поддержку Российский научный фонд.

Читайте также: