Углеродный карандаш: рисуем датчики на любой поверхности

Ученые из Массачусетского технологического института разработали новый способ производства датчиков из углеродных нанотрубок. Они создали простой карандаш, которым в буквальном смысле можно рисовать датчики на различных поверхностях.

Углеродные нанотрубки обладают большим потенциалом в обнаружении токсичных веществ. Дело в том, что углеродные нанотрубки хорошо проводят ток, а многие молекулы токсинов, связываясь с трубками, затрудняют течение электронов. Таким образом углеродные трубки могли бы стать эффективным средством обнаружения токсинов, если бы не нужно было растворять их в ходе производства в опасных веществах, таких как дихлорбензол.

Новый метод изготовления датчиков, разработанный в MIT, поражает своей простотой. Химику Кэтрин Мирика пришла в голову гениальная по своей простоте мысль: а что если сделать из углеродных трубок грифель для карандаша, тогда можно было бы просто "записывать" датчики на лист бумаги.

В результате удалось разработать подобный стержень для карандаша. Для этого всего лишь понадобилось спрессовать смесь углеродных нанотрубок и похожего на графит материала в тонком стержне, который можно использовать в любом карандаше.

Для того, чтобы с помощью такого карандаша создать детектор токсинов, достаточно провести грифелем по специальному листу с нанесенными на него сверхтонкими электродами из золота. На электроды подается электрический ток, который проходит через нарисованную карандашом линию, выступающую в роли электрического сопротивления. Как только углеродные нанотрубки соприкасаются с определенным веществом (в экспериментах Кэтрин Мирика это аммиак), напряжение в цепи падает на определенную величину. Исследователи проверили карандаш на различных типах поверхностей и выяснили, что лучший вариант – это использование обычной гладкой бумаги. При этом нарисованный датчик сохраняет эффективность и надежность, даже если "художник" нарисовал разные по форме линии.

Для обнаружения различных веществ достаточно добавить к нанотрубкам молекулы определенных металлов или полимеров.