Это стало возможно благодаря выращиванию наноструктурированных слоев оксида хрома. Ранее слои данного соединения показали свою эффективностью в сенсорах различного назначения.
18.11.2025
Оксид хрома (Cr₂O₃) – это соединение, которое благодаря своим химическим свойствам находит широкое применение в различных сферах жизни, начиная от цветных (зеленых) пигментов в лаках и красках и заканчивая инструментами для шлифовки и полировки. Кроме того, Cr₂O₃ давно используется в качестве "детектирующего" слоя в газовых датчиках промышленного назначения. В частности, оксид хрома чувствителен к некоторым газам, таким как CO, NO₂, NH₃.
Группа ученых из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГУ, ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН и ДВФУ синтезировала наноструктуры на основе α-Cr₂O₃, что в перспективе позволит использовать данное соединение для создания сенсоров нового типа, в том числе биосенсоров – это сделает их полезными в сфере контроля окружающей среды, медицины и промышленности.
«Наша команда синтезировала композит – наноструктурированный оксид хрома на подложке из сапфира. Изучив физические свойства полученного материала, мы выяснили, что его структура характеризуется высокой однородностью и стабильностью. Кроме того, ранее более толстые и сплошные слои были использованы при создании газовых датчиков различного назначения. Наноструктурированные слои α-Cr₂O₃ сформировали развитую поверхность, что в перспективе может обеспечить создание более чувствительных, быстрых и стабильных биосенсоров».
Исследованные в слои α-Cr₂O₃ были выращены на сапфировых подложках методом ультразвуковой паровой химической эпитаксии (mist-CVD-эпитаксии) при температуре 500–600 гр. Цельсия. Всего ученые в рамках данной работы исследовали три образца наноструктурированных слоев различной морфологии.
Исследования показали, что полученные материалы характеризуются высокой развитостью поверхности из α-Cr₂O₃. В свою очередь, это способствует большему количеству активных центров для взаимодействия с такими объектами, как, например, биомолекулы (белки, антитела, нуклеиновые кислоты), и тем самым увеличивает чувствительность сенсора на основе α-Cr₂O₃. Исследование опубликовано в научном журнале Chinese Journal of Physics.
«Мы выяснили, что магнитные свойства материала сильно зависят от его структуры. Отдельные «островки» оксида хрома ведут себя как один тип магнетика, а сплошные плёнки – как другой. Это значит, что в будущем мы сможем целенаправленно создавать материалы с нужными магнитными свойствами, просто изменяя геометрию слоя при его выращивании. В перспективе это открывает путь для применения таких материалов в устройствах спинтроники и датчиках».
Изучение слоев α-Cr₂O₃ было выполнено на базе Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета.
Работа ведется в русле научно-исследовательской политики программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030», национального проекта «Молодёжь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий.
