Создан сенсор-хамелеон для обнаружения протечек воды

Ученые создали инновационный двойной флуоресцентный сенсор-хамелеон с ИИ-анализом данных для обнаружения следов воды с высокой чувствительностью. Обнаружив утечку воды, сенсор мгновенно меняет цвет. На другие жидкости он не реагирует.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Группа ученых под руководством профессора Цзян Чанлонга из Институтов физико-химических наук Академии наук Китая разработала новый флуоресцентный сенсор, способный определять крайне малые концентрации воды (в диапазоне частей на миллиард) в режиме реального времени с высокой чувствительностью и быстрым откликом. Это существенно облегчает решения задач промышленного контроля качества и экологического мониторинга — сфер, где точное измерение следов влаги зачастую является критически важным. Исследование опубликовано в Chemical Engineering Journal.

Как работает сенсор-хамелеон

В основе сенсора — металло-органическая решетка MIL-101-NH₂, легированная ионами европия (Eu³⁺), обладающая двумя цветами флуоресценции. При взаимодействии с водой структура материала изменяет свой оптический отклик: первоначальная красная эмиссия, усиленная эффектом «антенны» благодаря компонентам металлоорганического каркаса, ослабевает, и появляется синяя флуоресценция лиганда, на что и ориентируется система детекции. Такой механизм обеспечивает визуальную смену цвета при наличии даже минимального количества воды, одновременно исключая влияние большинства органических растворителей.

Ученые также интегрировали в сенсор карбоксиметилцеллюлозу, в результате чего образовалась мембрана на основе нанофибр, которая обеспечивает быстрый отклик и стабильную работу сенсора в различных условиях.

Искусственный интеллект исключает ошибки

Помимо самой оптической конструкции, команда применила алгоритмы глубокого обучения для анализа флуоресцентных сигналов, что дополнительно повышает точность и чувствительность измерений, особенно в сложных фоновых условиях. Это открывает путь к практическому применению таких устройств в автоматизированных системах контроля качества и экологического мониторинга.

Аналогичные технологии двойной флуоресценции активно применяются в других сенсорных системах: например, датчики с двумя флуорофорами используются для точного мониторинга pH в растворах, где соотношение интенсивности двух каналов помогает устранить влияние внешних факторов на измерение.

Другие современные разработки включают использование нейросетей для анализа спектральных данных флуоресцентных сенсоров, что повышает их адаптивность и точность.

Недавно российские ученые представили новейшие материалы для термочувствительных сенсоров и OLED-экранов.

• Китай

Поделиться