Возможно, вы отказывались от аэрозолей в 90-х годах, когда все вокруг только и говорили о дыре в озоновом слое. Но команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) нашла применение для аэрозолей, которые теперь могут быть полезны как для окружающей среды, так и для нашего здоровья. Этот спрей содержит крошечные датчики, которые могут сделать всё — от обнаружения опасных утечек в трубопроводах до диагностики проблем со здоровьем.

Каждый датчик нового аэрозоля состоит из двух частей. Первая — это коллоид или чрезвычайно крошечные нерастворимые частицы или молекулы. Коллоиды настолько малы, что они могут оставаться в виде суспензии в жидкости или в воздухе неограниченное время — сила притяжения этих частиц между собой сильнее силы гравитации, пытающейся сдавить их.

Вторая часть датчика представляет собой сложную схему, содержащую химический детектор, построенный из двумерного материала, подобного графену. Когда этот детектор сталкивается с определенным химическим веществом, его проводимость увеличивается. Схема также содержит фотодиод, который может преобразовывать свет в электрический ток. Он обеспечивает необходимое количество электричества для питания активных элементов и памяти схемы.

Химически объединив датчики с коллоидными частицами, исследователи тем самым придали им способность сохранять необходимую жёсткость и способность увлекаться потоком жидкости. Затем учёные преобразовали смесь в форму аэрозоля.

Два способа применения

Команда MIT видит ряд потенциальных применений своих распыляемых микроскопических датчиков для диагностики, демонстрируя два из них в своих исследованиях. В качестве одного из примеров они создали датчики для обнаружения токсичного химического аммиака, а затем проверили способность датчиков к обнаружению утечек в герметичной секции трубы. Они распылили датчики с одной стороны трубы, а затем собрали их на другом конце, используя кусок марли. Когда они проверили датчики, то обнаружили на основе информации, хранящейся в памяти датчиков, что те вступили в контакт с аммиаком.

В реальном мире это поможет избавить работников от необходимости проводить тщательный внешний осмотр труб на предмет повреждений. Вместо этого они могут просто запустить аэрозоль в трубопровод, а затем искать соответствующие данные в памяти датчиков, которые могут сигнализировать о проблеме, например, о встрече с химическим веществом, которого не должно быть в трубопроводе.

Как отметила команда MIT в пресс-релизе, эта технология также может помочь диагностировать проблемы в организме человека, например, путешествуя по его пищеварительному тракту, собирая данные и передавая их врачам.

Отчёт об исследовании был опубликован в издании Nature Nanotechnology.