Թռչող դետեկտորի միջոցով մթնոլորտի տարբեր շերտերում կհայտնաբերվեն ջերմոցային գազեր․ գիտական նոր նախագիծ

ՀՀ ԿԳՄՍՆ բարձրագույն կրթության և գիտության կոմիտեի հայտարարած «Հեռանկարային ուղղություններով հետազոտական նախագծեր-2024» մրցույթի արդյունքում ֆինանսավորման է երաշխավորվել Միքայել Ալեքսանյանի «Միաչափ և երկչափ նանոկառուցվածքների սինթեզումը և կիրառումը մթնոլորտում ջերմոցային գազեր հայտնաբերող թռչող դետեկտորներում» գիտական նախագիծը։

Նախագծի նպատակն է սինթեզել և կիրառել միաչափ և երկչափ նանոկառուցվածքներ, որոնք կարող են օգտագործվել հատուկ թռչող դետեկտորներում՝ մթնոլորտի տարբեր շերտերում առկա ջերմոցային գազերի հայտնաբերման համար։ 

ԵՊՀ ֆիզիկայի ինստիտուտի կիսահաղորդչային սարքերի և նանոտեխնոլոգիաների կենտրոնի ղեկավարի խոսքով՝ նանոկառուցվածքների յուրօրինակ հատկությունները՝ բարձր զգայունություն, փոքր չափեր, արագագործություն և ճկունություն, հնարավորություն են տալիս ստեղծելու սարքեր, որոնք կարող են արագ և ճշգրիտ հայտնաբերել մթնոլորտում առկա տարբեր գազեր՝ խթանելով բնապահպանական խնդիրների լուծումը։ Մասնավորապես՝ մթնոլորտում առկա ջերմոցային գազերի (հիմնականում՝ ածխածնի երկօքսիդ և մեթան) հայտնաբերումը և դրանց կոնցենտրացիաների ճշգրիտ չափումը համարվում են կարևորագույն խնդիրներ երկրագնդի գլոբալ տաքացման դեմ պայքարում:    

«Գլոբալ տաքացման հիմնական պատճառներից են մթնոլորտում առկա տեխնածին գազերի կողմից արևի ճառագայթների կլանման և անդրադարձման առանձնահատկությունները: Խնդիրն այն է, որ նմանատիպ գազերը Երկրի մակերևույթից անդրադարձած արևային ճառագայթների որոշ մասը կլանում են և մասամբ հետ անդրադարձնում դեպի մակերևույթ: Այսպիսով, մթնոլորտի բաղադրության փոփոխության հաշվին Երկիր մոլորակի մակերևույթ հասած արևային ճառագայթների ավելի մեծ մասն է մնում այստեղ, ինչի արդյունքում միջավայրում բարձրանում է միջին ջերմաստիճանը: Մթնոլորտի որակի վատացման հիմնական պատճառներից է հենց ջերմոցային գազերի արտանետումը մթնոլորտ»,- ասաց Մ․ Ալեքսանյանը։ 

Նա հավելեց՝ այդ ջերմոցային գազերից են մեթանը (CH₄), ջրային գոլորշին (H₂O), ազոտի ենթօքսիդը (N2O) և առավելապես ածխածնի երկօքսիդը (CO₂), որոնք մթնոլորտ են արտանետվում արդյունաբերական տարբեր գործընթացների արդյունքում, ածխաջրածնային վառելիքի այրումից, կրակից և այլն: 

Մ․ Ալեքսանյանը նշեց, որ իր գիտական խմբին հաջողվել է սինթեզել ածխածնային նանոխողովակներ և դրանց հիման վրա պատրաստել սենսորներ։ Ներկայում գիտնականները շարունակաբար աշխատում են նանոխողովակների աճեցման տեխնոլոգիաները զարգացնելու ուղղությամբ՝ նպատակ ունենալով ստանալու այլ տեսակի նանոկառուցվածքներ, ապա դրանց հիման վրա պատրաստելու նոր սենսորներ, որոնք կօգնեն հայտնաբերել ջերմոցային գազեր, ինչպիսին է CO₂-ը։

«Մենք նախատեսում ենք տվյալ սենսորների հիման վրա պատրաստել դետեկտոր, կցել այն համապատասխան պարամետրեր ունեցող անօդաչու թռչող սարքերին, որոնք մթնոլորտի տարբեր շերտերում կկատարեն չափումներ։ Առաջարկվող տեխնոլոգիական մեթոդներով պատրաստված ջերմոցային գազերի սենսորների կիրառումը չի սահմանափակվում միայն կլիմայական փոփոխությունների վերահսկման գործընթացներով. դրանք լայնորեն կիրառվում են նաև անվտանգության համակարգերում՝ օդի որակի մշտադիտարկման միջոցով կանխելու տեխնածին աղետները, ինչպիսիք են պայթյունները կամ թունավորումները։ Այսպիսի լավարկված պարամետրերով սենսորները հաջողությամբ կիրառվում են նաև ժամանակակից էլեկտրոնային քթերում, որոնք տարբեր գազերի նկատմամբ զգայուն, տասնյակ սենսորներից բաղկացած բարդ համակարգեր են՝ ունակ դինամիկ կերպով վերահսկելու և՛ շրջակա օդի, և՛ տարբեր տեսակի սննդամթերքի որակը»,- մատնանշեց պրոֆեսորը։

Անդրադառնալով ոլորտում հետազոտություններ կատարելու համար նանոկառուցվածքների առանձնահատկություններին՝ Մ․ Ալեքսանյանը շեշտեց, որ գազային սենսորներում ժամանակին կիրառվել են ծավալային կիսահաղորդիչներ, եռաչափ կառուցվածքներ, սակայն դրանց պարամետրերը արդի պահանջներին այլևս չեն համապատասխանում։

«Աստիճանաբար մեր առջև դրվում են առավել խիստ պահանջներ․ սենսորները պետք է լինեն ավելի զգայուն, արագագործ և կայուն, այլապես մենք չենք կարող համաշխարհային գիտության և համապատասխան շուկայի հետ մրցակցել ու շարժվել գիտական առաջընթացին համահունչ։ Այսօր ոլորտի մասնագետները ավանդաբար օգտագործվող նյութերը և կառուցվածքները փոխարինում են արդի նանոկառուցվածքներով ու կոմպոզիտ բաղադրություններով, քանի որ դրանք ունեն անհամեմատ լավ բնութագրեր (բարձր զգայունություն, արագագործություն, ընտրողունակություն, կայունություն, ճկունություն և այլն)»,- փաստեց նա։ 

Նանոկառուցվածքների աճեցման և գազային սենսորների պատրաստման ուղղությամբ մեծ փորձ ունեցող ԵՊՀ պրոֆեսորը 60-ից ավելի գիտական աշխատանքների և ուսումնամեթոդական ձեռնարկների հեղինակ է, ունի 6 արտոնագրեր, ինչպես նաև իրականացրել է դրամաշնորհային 10 ծրագրեր։

Պրոֆեսոր Միքայել Ալեքսանյանն ընդգծեց, որ ոլորտի զարգացումը պահանջում է մի շարք պայմաններ՝ ֆինանսական աջակցություն, երիտասարդների ներգրավում և շարունակական  նվիրված աշխատանք։ Նրա գիտական նախագիծը կնպաստի ոչ միայն ֆիզիկայի ոլորտում բարձր տեխնոլոգիաների զարգացմանը, այլև կխթանի ապագայի ծրագրերը՝ ուղղված համաշխարհային բնապահպանական մարտահրավերների արդյունավետ լուծմանը։