Сколтех получил патент РФ № 2866752 на оптический датчик для детектирования паров и газов, который открывает новые возможности для создания компактных сенсорных систем для промышленности, экологического мониторинга и медицинской диагностики.

Ключевая проблема большинства оптических газовых датчиков — отсутствие селективности. Они могут зафиксировать изменение показателя преломления среды, но не способны определить, какое именно вещество вызвало это изменение. Традиционно селективность достигается за счёт химической функционализации поверхности — нанесения веществ, которые избирательно связываются с молекулами определённых паров и газов. Однако такой подход делает датчики дорогими, сложными в производстве и ограничивает их срок службы.

В основе новой разработки учёных Сколтеха лежит комбинация брэгговского зеркала и наноструктурированной тонкой металлической плёнки. В отличие от большинства существующих оптических газовых сенсоров, селективность достигается не за счёт химических реакций на поверхности активной области, а благодаря специально спроектированным наноструктурам, обеспечивающим селективную капиллярную конденсацию газообразных веществ. Это позволяет определять как качественный, так и количественный состав газовых смесей, сохраняя возможность многократного использования сенсора без деградации его активной области. Более того, датчик обеспечивает удалённый энергонезависимый мониторинг с полностью обратимым циклом измерений и совместим с распределёнными волоконно-оптическими системами.

Разработка может стать основой нового поколения датчиков для непрерывного контроля технологических процессов, мониторинга выбросов, систем промышленной безопасности, анализа окружающей среды, а также неинвазивной диагностики по выдыхаемому воздуху: анализ выдыхаемого воздуха позволяет выявлять маркеры таких заболеваний, как диабет (по концентрации ацетона), нарушения функции печени или почек (по концентрации аммиака), а также инфекционные заболевания дыхательных путей. 

«Архитектура устройства допускает миниатюризацию, интеграцию в портативные приборы и потенциально обеспечивает более простое и экономичное производство по сравнению с рядом существующих решений», — отметил один из авторов патента Василий Федотов, профессор Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха.

Полученный патент расширяет портфель технологий Сколтеха в области фотонных сенсорных систем и создаёт основу для сотрудничества с промышленными компаниями, заинтересованными в разработке интеллектуальных систем газового мониторинга и специализированных аналитических приборов.