Впервые ученые доказали на практике явление, которое давно предсказывалось ? при взаимодействии молекул с металлическими поверхностями воспроизводятся крошечные электрические микротоки. Это открытие может положить начало созданию новых поколений химических датчиков, которые смогут показывать детально механику каталитических процессов, происходящих в более чем половине химикалий, известных во всем мире.

Исследователи из Университета Калифорнии, Санта Барбары, финансируемые Национальным Научным Обществом (NSF) искали то, что они называют "химический ток", - электроны, слабо возбужденные химическими реакциями.

Для создания нового датчика ученые использовали устройство, называемое диодом "Шоттки", который был встроен в этот новый химический датчик. Схема работы устройства была ими описана 21-ого декабря в журнале ?Наука?.

Электрический феномен и датчик открывают новое поле химической электроники, где имеется прямое сочетание основ химии и электроники.

Диод Шоттки состоит из разбавленной тонкой металлической пленки толщиной 1/100,000,000 метра, сделанной из серебра, золота, платины или другого металла, распыляемого на силиконовую пластину. Исследователями было выявлено, что диод может функционировать как газоопределитель "удельного вида иона", а это означает, что различные виды молекул, которые производят различные сигналы, могут быть выявлены путем использования множества различных металлов в датчике.

Так как каждый обнаруживаемый химикат производит характерный сигнал, датчик может дифференцировать даже различные примеси, например, воду от полезных газов в окружающей среде. Датчики могут также работать вместе как единая структура, - что-то вроде искусственного носа.

Предварительно, исследователи полагали, что при взаимодействии химикатов с металлами, происходило свободное выделение энергии в виде тепла (по крайней мере, при обычных условиях реакции без катализаторов). Но некоторые теоретически оценивали, что большинство энергии могло бы вместо простого улетучивания в виде тепла, перемещаться к электронам посредством слабых микротоков.

Последнее исследование ученых Университета Калифорнии показало, что последняя гипотеза истинна - почти все взаимодействия между молекулами и твердыми металлическими поверхностями производят микротоки.

Поскольку очень много химикатов типа аммиака, серной кислоты и различных углеводородов, включая бензин, производятся на твердых поверхностях катализатора, мы вообще полностью не понимаем природу этих химических реакций, которые совершаются наобум путем повторений первых удачных экспериментов.

Другие типы металлических датчиков, находящихся сейчас в применении, обычно измеряют присутствие химиката косвенно, через изменения металлической устойчивости или другого свойства металла. Сигнал химического тока в датчике - прямое проявление обнаруженной молекулы. Кроме того, детектор Шоттки может функционировать в широких пределах колебания температур 23 - 150°C, и изготовление его недорого. Он может также просто реактивироваться за счет простого нагревая его поверхности.

Новые результаты исследования и связанная с ними технология датчика, могут найти широкое использование в индустрии. В частности, ученые уже продали прототип устройства одному из главных изготовителей электроники для использования его в производстве полупроводниковых материалов.

Информация для контакта:

Джеффри Прентис, (703) 292-8371 или gprentic@nsf.gov

Джош Чемот, jchamot@nsf.gov или 703-292-8070, Национальное Научное Общество