Skoltech获新型选择性光学气体传感器专利,可识别气体混合物成分

技术研究 QuantumWire 2026-08-19 15:21
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2026年8月17日——Skoltech获得了一项专利(专利号2866752),涉及一种用于检测蒸气和气体的光学传感器,为开发用于工业应用、环境监测和医疗诊断的紧凑型传感系统开辟了新的可能性。

大多数光学气体传感器面临的关键挑战是缺乏选择性。虽然它们能够检测周围介质折射率的变化,但无法识别是哪种特定物质导致了这种变化。传统上,选择性是通过表面化学功能化实现的——即施加能够选择性地与特定蒸气和气体分子结合的物质。然而,这种方法使得传感器成本高昂、制造困难,并限制了其使用寿命。

Skoltech的新研发基于布拉格反射镜与纳米结构金属薄膜的组合。与大多数现有光学气体传感器不同,其选择性并非通过活性表面的化学反应实现,而是通过特殊设计的纳米结构来实现气体物质的选择性毛细冷凝。这使得传感器能够确定气体混合物的定性和定量组成,同时保持可重复使用,活性区域不会退化。该传感器支持远程、无电池监测,测量周期完全可逆,并兼容分布式光纤系统。

该技术可为新一代传感器提供支撑,用于连续过程控制、排放监测、工业安全系统、环境分析,以及通过呼气分析进行无创诊断——例如,检测糖尿病(丙酮)、肝脏或肾脏功能障碍(氨)以及呼吸道感染的标记物。

“该设备架构可实现小型化并集成到便携式仪器中,与一些现有解决方案相比,可能提供更简单、更具成本效益的生产途径,”Skoltech光子中心教授、该专利作者之一Vasily Fedotov评论道。

该专利拓展了Skoltech在光子传感技术领域的布局,并为与有意开发智能气体监测系统和专业分析仪器的行业伙伴开展合作奠定了基础。