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.

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.

В сравнении с обычными двухмерными газохроматографическими системами разработанная исследователями из группы Фана система обладает рядом уникальных преимуществ – прежде всего вторичные хроматографические колонки не зависят друг от друга, благодаря чему их длина, неподвижная фаза, скорость потока газа и температура могут быть оптимизированы для каждой отдельной колонки с целью наиболее эффективного разделения и максимальной универсальности. Помимо этого, интеллектуальный блок, управляющий переносом аналита из первичной колонки во вторичную приводит к существенному уменьшению энергопотребления устройства. Ну и, наконец, в новой системе очень просто обрабатывать полученные результаты и строить двухмерную хроматограмму.

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

Источник: chemport.ru