Исследование новых мультисенсорных платформ на основе новых низкоразмерных материалов для применения в пищевой промышленности в рамках парадигмы электронного обоняния

В работе выполнено всестороннее экспериментальное исследование наноструктурированного слоя оксида олова, обработанного лазером, для разработки газочувствительной и газоселективной мультисенсорной системы на одном кристалле в соответствии с концепцией электронного обоняния. В частности, были выполнены следующие работы: разработана конструкция однокристальной мультисенсорной системы на основе слоя оксида олова и методика обработки этого слоя с помощью ИК-лазера для дифференциации функциональных локальных свойств слоя на чипе; проведена физическая охарактеризация обработанного лазером наноструктурированного слоя SnO2 современными методами электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, оптической спектрометрии, и др.; выполнено исследование влияния потока излучения УФ-светодиода на газочувствительные характеристики однокристальной мультисенсорной системы, изготовленной на основе модифицированного ИК-лазером слоя оксида олова; выполнено исследование газочувствительных характеристик однокристальной мультисенсорной системы, изготовленной на основе модифицированного ИК-лазером слоя оксида олова, при воздействии различных спиртов и кетонов в режиме УФ-облучения; выполнено исследование влияния температуры нагрева на газочувствительные характеристики однокристальной мультисенсорной системы, изготовленной на основе модифицированного ИК-лазером слоя оксида олова; выполнено исследование газочувствительных характеристик однокристальной мультисенсорной системы, изготовленной на основе модифицированного ИК-лазером слоя оксида олова, при воздействии различных спиртов и кетонов в режиме нагрева; выполнен сравнительный анализ газочувствительных и газоселективных характеристик однокристальной мультисенсорной системы, изготовленной на основе модифицированного ИК-лазером слоя оксида олова, в различных режимах функционирования; выполнена спектроскопия импеданса наноструктурированного мезопористого диоксида олова в составе мультисенсорного чипа в различных режимах функционирования (УФ-облучение и нагрев). Также в работе выполнено теоретическое исследование взаимодействия квази-2D тонких пленок SnO2 со спиртами (метанол, этанол, изопропанол, бутанол) и кетонами (ацетон, циклогексанон, циклопентанон, 2-октанон) в рамках теории функционала плотности для описания хеморезистивного эффекта в соответствии с экспериментальными результатами. При выполнении исследования были использованы следующие теоретические методы: теория функционала плотности; подход Малликена для анализа электронной заселенности; метод неравновесных функций Грина в рамках формализма Ландауэра-Буттикера. Получены следующие результаты: выявлены закономерности влияния аналитов на зонную структуру оксида олова, включая энергетическую щель и уровень Ферми; выявлены закономерности перетекания электронного заряда аналит–поверхность SnO2; выявлены закономерности изменения электропроводности оксида олова с появлением на поверхности аналитов; проведен анализ хеморезистивного отклика оксида олова к аналитам из газовой фазы на основе рассчитанных данных.