Сверхбыстрый датчик реагирует на влажность так же, как жук-геркулес

Исследовательская группа POSTECH разработала сверхбыстрый колориметрический датчик, реагирующий на влажность. Его скорость в 10 000 раз больше, чем у обычных оптических приборов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Устройство состоит из гидрогеля хитозана, расположенного между слоем неупорядоченных металлических наночастиц и отражающей подложкой. При изменении внешней влажности резонансная частота датчика изменяется, поскольку гидрогель хитозана набухает во влажном состоянии и сжимается в сухом.

Сверхвысокая скорость нового датчика достигается благодаря пористому пространству между наночастицами, из которых состоит прибор.

Мгновенный и настраиваемый отклик нового гидрогелевого резонатора в последствии может использоваться не только для колориметрических датчиков, но и для приложений, защищающих от подделок, и дисплеев с высоким разрешением.

«Этот новый датчик влажности уникален тем, что позволяет масштабировать производство при низких затратах даже при использовании наноматериалов и наноструктур, — пояснил профессор Ро, руководивший исследованием. — Введение цветных пикселей, реагирующих на влажность, в коды безопасности позволяет использовать их в качестве защитных меток для чувствительных к влаге электронных устройств, банкнот, паспортов и удостоверений личности».

В своей разработке ученые вдохновились природой жука-геркулеса, обитающего в Южной Америке. Насекомое обладает удивительной особенностью — менять цвет своей раковины в зависимости от условий внешней влажности. Это связано с тем, что внутренняя часть панциря жука состоит из пористой решетчатой структуры с квадратными отверстиями. Когда свет определенных длин волн попадает на оболочку, он отражает их и отображает разные цвета, которые меняются в зависимости от влажности.