СТРУКТУРА И СЕНСОРНЫЕ СВОЙСТВА ФРАКТАЛЬНО-НЕОДНОРОДНЫХ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК

Куприянов Л.Ю., Галямов Б.Ш., Завьялов С.А., Негин А.Е.

ГНЦ РФ НИФХИ им.Л.Я.Карпова

В настощей работе предложен новый подход к сзданию химических сенсоров, основанный на использовании традиционных газочувствительных материалов в виде частиц нанометрового размера и их ансамблей (фрактальные кластеры наночастиц и их агрегаты). Физико-химические и электродинамические свойства фрактальных кластеров (ФК) наночастиц во многом необычны. Нанометровые частиц в силу присущих им размерных эффектов при взаимодействии с адсорбированными частицами проявляют повышенную термо- и фото-каталитическую активность. Наночастицы же, входящие в состав ФК, образуют скоррелированные ансамбли. В таких системах возможны кооперативные явления, когда относительно малые внешние воздействия (адсорбция, фотовозбуждение) приводят к сильному изменению макроскопических параметров системы в целом. В целях реализации описанного подхода были изготовлены и исследованы фрактально-неоднородные пленки на основе оксидов титана. Пленки были получены методом конденсации аэрозолей TiO₂ на кварцевую подложку в сильно неравновесных условиях. Согласно микроскопическим исследованиям, такие пленки представляют собой ажурную структуру из фрактальных нитей, образованных из наночастиц оксида, удерживаемых вместе силами адгезии. Изучение адсорбционных и сенсорных свойств этих пленок показало, что при комнатной температуре их электропроводность значительно изменяется при адсорбции полярных молекул (этанол, ацетон, аммиак,). Сигнал адсорбционного отклика полностью обратим при комнатной температуре. К адсорбции неполярных молекул фрактально-неоднородные пленки не чувствительны. Низкотемпературный адсорбционный отклик фрактально-неоднородных оксидных пленок позволяет использовать их в перспективе в качестве газочувствительных элементов для ненагреваемых химических сенсоров. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант N 01-03-32678) и Программы 'Физика твердотельных наноструктур'.