В основе этих устройств волоконно-оптические сенсоры для определения химического состава жидкостей, газов и порошков. Сложная оптическая система размером не больше шариковой ручки представляет собой прибор-зонд, способный определить состав любой смеси.
О том, как планируют использовать инновационные спектральные сенсоры нижегородские ученые, рассказал один из их разработчиков - старший научный сотрудник лаборатории химии высокочистых бескислородных стекол ИХВВ РАН Александр Вельмужов.
По его словам, функционирование спектральных сенсоров основано на принципе нарушенного полного внутреннего отражения. Чувствительный элемент в виде волоконного световода погружается в анализируемую смесь, затем регистрируются спектры поглощения компонентов смеси. С помощью электронной базы данных происходит идентификация отдельных компонентов.
"Одним из перспективных направлений применения сенсоров является медицина. Клетки тканей человека и любого другого живого организма состоят из веществ, которые имеют строго определенные полосы поглощения в инфракрасном спектре. Уже существуют единичные многофункциональные медицинские комплексы на основе волоконно-оптических сенсоров, которые позволяют одновременно проводить диагностику состояния тканей и хирургические операции, выполнять раннюю диагностику онкологических заболеваний. По содержанию воды и некоторых других веществ в тканях можно определять наличие заболеваний. Сенсоры можно использовать для определения микроорганизмов: бактерий и вирусов. Например, создать медицинский "нос", определяющий содержание коронавируса в воздухе", - рассказал он.
Конечная концепция проекта, по словам Александра Вельмужова, состоит в разработке мобильного устройства для доврачебной диагностики заболеваний. Приборы будут внедряться в смартфоны. Это позволит их владельцам определять состав выдыхаемого воздуха и диагностировать такие сложные заболевания, как сахарный диабет, астма, хроническая сердечная недостаточность. По словам ученого, такое устройство может быть представлено на рынок уже через 5-7 лет.
Кроме медицинского применения, внедрение оборудования с использованием волоконно-оптических сенсоров возможно во многих сферах. К примеру, в нефтяном трубопроводе оно позволит проанализировать состав нефти на наличие посторонних веществ и сигнализировать оператору, предотвратив тем самым развитие аварийной ситуации. Использование подобных приборов на АЗС позволит автовладельцу выбрать бензин или стеклоомыватель высокого качества без вредных примесей. Анализ спектра чернил поможет криминалистам в установлении даты и способа создания тех или иных документов, а покупатель в продовольственном магазине сможет определить свежесть и качество продуктов.
Напомним, что проект по разработке волоконных световодов ИХВВ РАН реализуется в рамках Нижегородского НОЦ. При поддержке научно-образовательного центра в реализации проекта был найден индустриальный партнер из Удмуртской Республики (АО "Сарапульский радиозавод"), который разрабатывает электронную компонентную базу. АНО "Нижегородский НОЦ" подготовила аналитические материалы и бизнес-план, нашла потенциальных заказчиков, в том числе из нефтехимической отрасли, которые заинтересованы в закупках этих устройств.
Сейчас Нижегородский НОЦ совместно с ИХВВ РАН ведет работу над открытием малого инновационного предприятия по созданию уникальных спектральных датчиков, в основе которых будут лежать волоконные световоды нижегородских ученых.
Напомним, НОЦ в Нижегородской области был одним из первых пяти научно-образовательных центров, созданных в России в рамках национального проекта "Наука". На сегодняшний день его участниками являются 37 организаций: 10 университетов, 21 предприятие, одна управляющая компания, четыре НИИ Российской академии наук и Российский федеральный ядерный центр.
Национальный проект "Наука" реализуется в стране по инициативе президента РФ Владимира Путина с 2018 года. В 2021-м он был переформатирован в нацпроект "Наука и университеты" и включил в себя четыре федеральных проекта: "Развитие интеграционных процессов в сфере науки, высшего образования и индустрии", "Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям", "Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров" и "Развитие человеческого капитала в интересах регионов, отраслей и сектора исследований и разработок".
Указом Владимира Путина 2021-й является в России Годом науки и технологий.