В епоху холодної війни існувало дві великі конкурентоспроможні дослідницькі групи, які виготовляли детектори гамма- та нейтронного випромінювання (сенсори): Група напівпровідників Національної лабораторії імені Лоуренса Берклі та Міністерство середнього машинобудування СРСР (включало Інститут атомної енергії імені І. Курчатова, Державний інститут рідкісних Метали – Гіредмет, Інститут радіаційних технологій та приладів та ін.). Обидва конкуренти були зосереджені на розробці напівпровідникових детекторів ядерного випромінювання та їх застосування. Найкращим сенсорним матеріалом для датчиків гамма-випромінювання був і залишається ультрачистий Ge і Si або Ge, легований домішками Ga з концентрацією акцептора до 1016 см−3. Нині, у зв’язку з питаннями нерозповсюдження ядерної зброї та міжнародної безпеки, створено нові та значно суворіші вимоги до датчиків ядерного випромінювання та сенсорних систем. Проблема розробки нових датчиків, які відповідають новим вимогам, ставить перед дослідниками та інженерами цікаві технічні проблеми. Нові датчики повинні покладатися на один або кілька сенсорних механізмів і створювати сигнал, який вказує на значення ядерного/іонізуючого випромінювання.

1. НОВІ НАНОСЕНСОРИ ТА НАНОСЕНСОРНІ СИСТЕМИ
ВИКОНАВ: СТ. ГР. КІ-47
ГРУШЕЦЬКИЙ Н.М.
ПРИЙНЯЛА:
проф. каф. СКС
Клим Г.І.

2. ЩО ТАКЕ СЕНСОРИ?
• Сенсор — це перетворювач, який
перетворює вимірювання (кількість
або параметр) у сигнал, який передає
інформацію.
• Наносенсори — це крихітні сенсори
розміром від 10 до 100 нанометрів.
• Вони можуть виявити наявність
наноматеріалів або молекул такого
розміру, як вони, і навіть меншого.

3. ІСТОРІЯ НАНОСЕНСОРІВ
• У 1990 році доктор Вольтер заснував власну компанію під назвою NANOPROBE. Після
подальших новаторських розробок NANOPROBE стала першою компанією в усьому світі, яка
задовольнила зростаючу потребу у високоякісних AFM сенсорах.
• 1995 «Премія доктора Рудольфа-Еберле», нагорода за інновації німецької землі Баден-
Вюртемберг (один із центрів високих технологій у Німеччині) за видатні досягнення.
• 1995 Інноваційна премія, присуджена Німецькою промисловістю.
• 1999 «Премія Георга Вабера за інновації», присуджена товариством за сприяння розвитку
мікроелектроніки.
• Жовтень 2002 NANOSENSORS інтегровано в NanoWorld AG яка базувалася в Швейцарії.
• 2003 NANOSENSORS™ представляє AdvancedTEC™, новий революційний тип зонда AFM, який
забезпечує точне позиціонування.
• 2007 NANOSENSORS™ запускає нову серію кремнієвих MFM зондів.

4. Наносенсори
Оптичні
Наближення
Наносенсори
зовнішнього
світла
Біологічні
взаємодія
антитіло/
антиген
Взаємодія
ДНК
Ферментативна
взаємодія
Хімічні
Хімічний
склад
молекулярна
концентрація
Фізичні
Тиск
Сила
Маса
Переміщення

5. РОБОТА БІОСЕНСОРА
• Біосенсор — це вимірювальна система для виявлення аналіту, яка
поєднує біологічний компонент із фізико-хімічним детектором, а
нанобіосенсор — це біосенсор, який вимірює сигнал у нанорозмірі.
• Взаємодія аналіту з біорецептором призначена для створення ефекту,
виміряного перетворювачем, який перетворює інформацію в
вимірюваний ефект, такий як електричний/електронний сигнал.

6. Принцип роботи біосенсора
(a)
(b
(c)
(d)
(e)
(
f
)

7. ЗАСТОСУВАННЯ НАНОБІОСЕНСОРІВ
• Застосування наносенсорів у медичних цілях здебільшого пов’язане з
потенціалом наносенсорів для точного визначення конкретних клітин або
місць в організмі, які цього потребують. Вимірюючи зміни в об’ємі,
концентрації, переміщенні, швидкості, гравітаційних, електричних і магнітних
силах, тиску або температурі клітин у тілі, наносенсори можуть розрізняти та
розпізнавати певні клітини, особливо ракові, на молекулярному рівні. щоб
доставити ліки або стежити за розвитком у певні місця в тілі. Крім того, вони
можуть виявити макроскопічні зміни поза тілом і повідомити про ці зміни
іншим нанопродуктам, що працюють в організмі.

8. ЗАСТОСУВАННЯ НАНОСЕНСОРІВ

9. ЗАСТОСУВАННЯ НАНОСЕНСОРІВ
• Для виявлення різних хімічних речовин у газах для моніторингу забруднення.
• Для медичних діагностичних цілей як датчики крові або в пристроях типу
«лабораторія на чіпі».
• Для моніторингу фізичних параметрів, таких як температура та пересування.
• Для моніторингу поведінки та метаболізму рослин, щоб зрозуміти біологію
рослин.
• Вивчати нейромедіатори в мозку для розуміння нейрофізіології.

10. 10
Практичне використання наносенсорів
Датчик для виявлення газу з пористого кремнію.
Розроблено дослідниками Технологічного інституту Джорджії

11. • Споживачам дедалі більше потрібно знати, які інгредієнти або компоненти
містяться в продукті та як продукт слід зберігати, використовувати та викидати
після використання. Наприклад, смарт-теги та наклейки зможуть
безпосередньо спілкуватися з клієнтом через тонкоплівкові пристрої, які
надають візуальну інформацію. Багато компаній розгорнули IP-рішення на
ринку.
• RipeSense — перша інтелектуальна сенсорна етикетка, яка змінює колір, щоб
вказати стиглість фрукта. Вона працює через реакцію на аромати, що
виділяються плодом під час його дозрівання; спочатку вона червона, потім
змінюється на помаранчеву і, нарешті, жовта, залежно від вибору бажаного
Зчитування інформації з
наносенсора
Практичне використання
наносенсорів

12. • Наносенсори для визначення вологості або зміни температури через
вологість;
• Наносенсори для виявлення кишкової палички в пробі їжі;
• Біосенсор для миттєвого виявлення сальмонели в харчових продуктах.
Інтелектуальна промисловість, що містить наносенсори, матиме великі
переваги для харчової промисловості. Ці датчики у формі крихітних чіпів,
невидимих для людського ока, вбудовані в їжу або в контейнери для
використання, як електронний штрих-код, що дозволяє контролювати їжу
на всіх її фазах (виробництво, обробка, розповсюдження та споживання)
принесуть великий успіх.
Практичне використання наносенсорів

13. 13
Висновки
Існуючі наносенсори мають практичне застосування.
Сучасні передбачувані наносенсори все ще базуються на
вдосконалених або мініатюрних методах макросенсору.
Впровадження нанотехнологій і майбутніх наносенсорів стане
можливим з розвитком наноелектроніки та інтегрованих
нанопристроїв.
Наносенсори зрештою матимуть величезний вплив на нашу
здатність покращувати перетворення енергії, контролювати
забруднення, виробляти їжу та покращувати здоров’я та
довголіття людини.

14. ДЯКУЮ ЗА
УВАГУ!