Портативные сенсоры на газы будущего помогут обнаруживать взрывчатые вещества, диагностировать состояние пациента по его дыханию или определять – насколько безопасно оставаться в шахте.

Хотя сенсоры, определяющие пары веществ в воздухе уже существуют, исследователи стараются разработать новые, более чувствительные системы, отличающейся все большей селективностью в обнаружении определенных веществ. Исследователи из Университета Мичигана разработали и протестировали хроматографический газовый сенсор, более эффективный по сравнению с существующими моделями. Новый сенсор потребляет меньше энергии, и может работать не только от стационарных электрических сетей, но и от аккумуляторов, что весьма важно для возможности применения такого устройства в «полевых» условиях – шахтах или зонах чрезвычайной ситуации.

Рисунок из Anal. Chem., 2012, 84 (9), 4214; DOI: 10.1021/ac300588z

Руководитель исследования, профессор Сюдон «Шерман» Донг (Xudong «Sherman» Fan) отмечает, что для наиболее эффективного определения компонентов газовой смеси необходимо ее разделение, однако разделить газовую фазу на отдельные вещества, в том числе и хроматографически, не так просто.

Основное преимущество сенсора, разработанного в группе Фана, заключается в том, что ему и его коллегам удалось оптимизировать подход к разделению компонентов. Исследователи продемонстрировали жизнеспособность концепции на настольном агрегате, сейчас же они планируют разработать портативное устройство, работающее по такому же принципу.

Техническое решение, которое использовали Фан и исследователи ихз его группы, заключалось в том, что разработанная ими двухмерная хроматографическая система состояла из одной одномерной хроматографической колонки (первичная), нескольких параллельных двухмерных хроматографических колонок (вторичные) и интеллектуального модуля. Интеллектуальный модуль, устанавливавшийся межу одномерной и двумерными колонками обычно представлял собой недеструктивный хроматографический детектор, систему нагнетания и компьютер, отслеживавший детектирование сигнала и управляющий системой нагнетания. В результате операции разделения поток веществ, выходящих из первой колонки, сначала детектируется, а затем направляется на вторичные двухмерные колонки для дальнейшего разделения.