FTMC sukūrė mažytį lazerį pavojingoms dujoms aptikti

Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) tyrėjai sukūrė maždaug degtukų dėžutės dydžio kvantinį kaskadinį lazerį. Ateityje jis galėtų būti naudojamas itin mažiems pavojingų dujų kiekiams aptikti, tačiau galutinis dujų detektorius dar nesukurtas, o centras ieško pramonės partnerių.

Rugpjūčio 14 d. pristatyta technologija skleidžia infraraudonąją šviesą, padedančią atskirti konkrečių dujų molekules. FTMC ją sieja su galimais pritaikymais gynyboje, gamyklose ir medicinoje. Vis dėlto tai nereiškia, kad parduotuvėse jau galima įsigyti lietuvišką prietaisą, galintį aptikti visų rūšių nuodingas dujas.

Kaip lazeris aptinka dujas?

Technologiją Lietuvoje pradėjo plėtoti fizikas dr. Janas Devensonas. Prie darbų prisidėjo ir jo buvęs doktorantas dr. Karolis Stašys, dabar vadovaujantis FTMC gynybos projektams.

Lazerio šerdį sudaro laboratorijoje išauginta indžio arsenido ir aliuminio stibido puslaidininkių sluoksnių struktūra. Pasak K. Stašio, jos ilgis siekia apie du milimetrus, o plotis – maždaug pusę milimetro. Visa lazerio konstrukcija yra maždaug degtukų dėžutės dydžio. Kristalų sluoksnių savybės leidžia generuoti pasirinkto dažnių ruožo infraraudonąją šviesą.

Skirtingos dujos sugeria skirtingų bangos ilgių infraraudonąją šviesą. Sistema, sudaryta iš lazerio ir šviesos detektoriaus, galėtų matuoti sugertos spinduliuotės kiekį. Pagal šį pokytį būtų nustatoma, ar aptinkama ieškoma medžiaga. Taigi prietaisas pavienių molekulių tiesiogiai neaptiktų – cheminę sudėtį jis nustatytų pagal šviesos sugertį.

FTMC nurodo, kad pigūs buitiniai dujų jutikliai ne visuomet yra pakankamai jautrūs ar selektyvūs pramonės reikmėms. Tuo metu laboratoriniai spektrometrai gali būti dideli ir brangūs. Centro pateiktu palyginimu, vienas tam tikro tipo Furjė transformacijos spektrometras kainuoja mažiausiai 100 tūkst. eurų, neskaičiuojant papildomos įrangos.

Lietuvos tyrėjai siekia sukurti kompaktiškesnę ir pigesnę sistemą konkrečioms dujoms stebėti. Vienas lazeris nebūtų universalus visų cheminių medžiagų detektorius, nes skirtingoms dujoms gali reikėti kitais dažniais veikiančių kristalų. Todėl vienas svarbiausių tolesnių darbų – pagaminti kelių tipų lazerius ir pritaikyti juos skirtingoms reikmėms.

Galimi pritaikymai dar tik vertinami

FTMC kaip vieną iš galimų taikymo sričių įvardija pavojingų medžiagų aptikimą patalpose, lauke ir ekstremalių situacijų metu. Nedidelį prietaisą į avarijos vietą būtų paprasčiau nugabenti nei didelę laboratorinę įrangą. Technologija galėtų būti naudinga ir kariams, kuriems svarbu laiku nustatyti cheminių medžiagų keliamą pavojų, tačiau FTMC neskelbia konkrečios sistemos lauko bandymų rezultatų ar aptikimo ribų.

Kita galima kryptis – gamyklų kokybės kontrolė. Pavyzdžiui, virš aerozolių gamybos linijos įrengtas jutiklis galėtų tikrinti, ar iš pakuočių neprasiskverbia konkrečios dujos. Jei būsimos sistemos greitis ir jautrumas atitiktų gamybos reikalavimus, būtų galima stebėti kiekvieną pro jutiklį judantį gaminį.

FTMC taip pat mini medicininį pritaikymą – vadinamąją dirbtinę nosį, kuri pagal cheminių medžiagų požymius galėtų prisidėti prie neinvazinės diagnostikos. Kol kas tai – technologijos perspektyva, o ne patvirtintas ligų nustatymo būdas.

Lazerio kūrėjai kol kas neskelbia būsimo komercinio prietaiso kainos ir pasirodymo datos. K. Stašys teigia, kad FTMC bendrauja su verslu ir ieško partnerio, padėsiančio technologiją paversti praktiškai naudojama sistema. Lazeriai jau gaminami pačiame centre, o ne tik surenkami iš užsienyje pagamintų pagrindinių komponentų.