Лаборатория фотонных газовых сенсоров

Лаборатория создана в 2022 году в рамках выполнения НИТУ МИСИС государственного задания по созданию новых лабораторий по направлению «Новая энергетика» национального проекта «Наука и университеты», финансируемого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.

Деятельность лаборатории

Научная новизна исследований, ведущихся в лаборатории, имеет как практическую, так и фундаментальную составляющие.

Практическая составляющая ориентирована на получение нового продукта для реального сектора экономики в области энергетики, где для успешного перехода к водородной энергетике требуются компактные датчики мониторинга взрывоопасной концентрации водорода. Потенциально такие датчики могут быть реализованы различными способами. Преимущества подхода на основе фотонных интегральных схем, который развивается в лаборатории на основе полученного ранее научного задела, состоит в том, что он не предусматривает использование электрических сигналов вблизи активной области датчика. Вместо этого используется свет в кольцевом микрорезонаторе, что, с одной стороны, исключает возможность взрыва, а с другой стороны, благодаря высокой добротности интегрально-оптических структур, позволяет детектировать ультра слабые концентрации утечек газов на уровне нескольких миллионных долей. Кроме того, за счет использования оптического волокна с низкими потерями (<0,2дБ/км), с такого датчика можно получать информацию удаленно, из мест, где присутствие людей не желательно или опасно.

Разрабатываемая технология имеет «сквозной» характер и будет использована не только для детектирования газов, но и жидкостей через микрофлюидные каналы, благодаря чему можно значительно понизить концентрацию проб аналитов и выполнять сотни измерений на одном чипе. За счет предварительной функционализации поверхности и химической адсорбции, датчик может быть использован для детектирования одного конкретного вещества из раствора, а также легко адаптирован под захват вирусных белков или экзосом.

Фундаментальная составляющая включает в себя получение новых знаний взаимодействия ближнего поля волноводной моды в микрорезонаторе («эванесцентной моды») с различными газами и жидкостями в телекоммуникационном диапазоне длин волн.