Диссертация

Диссертационная работа посвящена демонстрации возможностей трехмерных фотонно-кристаллических массивов в качестве сенсорных матриц при возбуждающем воздействии летучих органических соединений (ЛОС) и созданию на этой основе простого аналитического подхода с использованием унифицированных приборов для регистрации отклика сенсорных устройств. В качестве объектов исследования в работе выступали различные трехмерные фотонно-кристаллические сенсоры из ансамблей полистирольных монодисперсных сферических частиц диаметрами 170–280 нм, сформированных на поверхностях различной природы (стекло, поликарбонат, полиэтилентерефталат, резина) и покрытых различными полимерными матрицами (полидиметилсилоксан, поливиниловый спирт, силан-завершенный полиуретан). Научная новизна работы заключается в использовании спектроскопии диффузного отражения в качестве унифицированного интегрального метода измерения оптических характеристик фотонных кристаллов (ФК) при воздействии аналитов; разработке дизайна фотонно-кристаллического сенсора, позволяющего производить одновременное обнаружение неполярных углеводородов и регистрацию аналитического отклика с разных сторон сенсора; применении особых методов математической обработки и интерпретации аналитического сигнала при обнаружении алифатических и ароматических неполярных растворителей; применении сенсорных матриц на основе фотонных кристаллов при спектрофотометрическом и цветометрическом обнаружении насыщенных алифатических (С5–С10) и ароматических (бензол, толуол и ксилолы) неполярных растворителей, в том числе растворенных в воде, и их паров, а также органического топлива; демонстрации возможности мониторинга ЛОС в воздухе производственного помещения с заданной периодичностью с использованием ФК-сенсора. Практическая значимость работы сформулирована в виде следующих положений: предложен дизайн простых в производстве компактных фотонно-кристаллических сенсоров для экспрессного обнаружения токсичных растворителей (алифатических и ароматических неполярных углеводородов); изготовлен программно-аппаратный комплекс — экспериментальные установки, позволяющие в динамике проводить измерение структурного цвета — отклика сенсоров на основе ФК любого типа, имеющих подложки прозрачные в видимой области электромагнитного спектра на различные аналиты; разработан подход к непрерывному мониторингу паров ЛОС в рабочей зоне с использованием фотонно-кристаллических сенсоров.