Ученые из России и Испании разработали новую конструкцию сенсоров типа «электронный язык». Устройства успешно прошли тест на распознавание сортов чая, поэтому могут стать недорогой альтернативой громоздким коммерческим приборам.
Ученые из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН (Москва) и Университета Барселоны (Испания) предложили создавать одноразовые «электронные языки» с электродами, покрытыми слоем из металлоорганических каркасов — соединений, состоящих из разных ионов металлов (цинка, меди, никеля и железа) и органических молекул, образующих пористую структуру. Благодаря разнообразию размеров и форм пор каждый такой каркас избирательно взаимодействует с определенными молекулами, позволяя покрытому им электроду регистрировать сигнал только от «своей» группы веществ в изучаемой жидкости.
Авторы разработали 93 одноразовых «электронных языка» и проверили их работу в задаче по распознаванию различных сортов чая, сообщила пресс-служба Российского научного фонда. Хотя чай кажется достаточно понятным и всем знакомым объектом, его химический состав чрезвычайно разнообразен.
Сенсоры погружали в заваренный одинаковым образом чай разных сортов, а полученные электрические сигналы анализировали с помощью сверточной нейронной сети. Такой тип машинного обучения широко используется для обработки изображений, например распознавания лиц на фотографиях.
После обучения на множестве приготовленных напитков модель стала определять разные сорта чая с точностью до 76%. Этот показатель немного уступает коммерческим устройствам, однако разработанные «электронные языки» обладают важными преимуществами, такими как низкая стоимость материалов, простота изготовления и возможность одноразового использования. Это делает устройства особенно привлекательными для анализа в полевых условиях, где нет возможности применять громоздкое оборудование или обеспечить надлежащую очистку сенсоров.
«В дальнейшем мы планируем протестировать металлоорганические каркасы с другим составом, чтобы повысить точность “электронного языка”. Мы попробуем изменить сенсоры, увеличив число электродов и улучшив их прочность. Также мы собираемся проверить, как изготовленные “языки” справятся с другими задачами. Например, когда важно оценить содержание того или иного соединения в жидкости, допустим, для оценки количества антител к определенному вирусу в крови», — рассказала руководитель проекта Юлия Нелюбина, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник группы исследования молекулярных материалов Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН.
Источник: наука.рф
