4.2. Ионоселективные электроды и электронный язык

В середине 1930 годов ленинградский химик, будущий академик Борис Петрович Никольский, находившийся в ссылке в Саратове, разработал так называемую ионообменную теорию ионоселективных электродов [9, 10]. Он вывел уравнение, которое довольно широко используют. Позднее, уже в Ленинграде, куда Никольский вернулся, он создал школу физико-химиков, активно занимавшуюся стеклянными электродами, главным образом для измерения рН. За развитие этого направления, разработку и организацию производства электродов ленинградская группа была удостоена Государственной премии СССР.

Рис. 4.1. Борис Петрович Никольский (14.10.1900–04.01.1990) был, вероятно, первым, кто создавал теорию ионоселективных электродов.

Работы по ИСЭ проводились (и успешно развиваются) не только на кафедре физической химии Ленинградского университета, которую возглавлял Б.П. Никольский, но также на кафедре радиохимии, которой заведовал профессор Ю.Г. Власов, в Саратовском университете (Е.А. Матерова, Е.Г. Кулапина и другие), в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева (О.М. Петрухин и др.). Ю.Г. Власов провёл исследования зависимости параметров твердотельных химических сенсоров от физико-химических свойств твёрдых мембран (плёнок и объёмных образцов). Были установлены закономерности влияния различных факторов (структуры, величины ионной и электронной проводимости, типа ионной проводимости, типа и концентрации дефектов в мембранных материалах) на механизмы функционирования твердотельных химических сенсоров. Результаты фундаментальных исследований в области физико-химии твёрдого тела были использованы при создании химических сенсоров новых типов (ионоселективных полевых транзисторов, стеклянных халькогенидных сенсоров) [11].

Установленные закономерности позволили применить слабоселективные сенсоры в анализаторах жидких сред, названных по предложению Власова и его коллег (в том числе итальянских) «электронным языком» [11, 12]. Системы сенсоров используются в сочетании с математическими методами распознавания образов (искусственные нейронные сети и др.).

Рис. 4.2. Схема электронного языка.

Первой мультисенсорной системой типа «электронный язык» был «ceнсор вкуса», предложенный японскими учёными в начале 1990-х годов [11, 12]. Он включал 8 потенциометрических сенсоров с липидными мембранами, обладающими перекрестной чувствительностью к различными веществам. В качестве трансдьюсеров были использованы полевые транзисторы, потенциометрические сенсоры с изменяемым поверхностным фотопотенциалом. Власов и другие исследователи применили ионоселективные электроды разного типа, в том числе на основе халькогенидных стёкол [13, 14]. «Электронный язык» применён для решения ряда экологических проблем, для классификации и определения качества пищевых продуктов.

Власов Юрий Георгиевич (26.06.1934-17.10.2016). Окончил химический факультет Ленинградского университета (1958). Доктор химических наук, профессор. Заведовал кафедрой радиохимии химического факультета Санкт-Петербургского университета. Был членом редколлегий журналов: «Журнал аналитической химии», «Журнал прикладной химии», «Радиохимия». Работал в ИЮПАК, был членом постоянного оргкомитета конференций «Eurosensor». Заслуженный деятель науки РФ, почётный работник высшего профессионального образования РФ, почётный профессор Санкт-Петербургского университета. Опубликовал более 400 статей, включая 4 главы в монографиях, имел 25 авторских свидетельств и 2 патента США. Один из российских химиков-аналитиков с наивысшим индексом цитируемости.

Рис. 4.3. Юрий Георгиевич Власов (26.06.1934–17.10.2016) разработал халькогениндные ионоселективные электроды, предложил термин «электронный язык», был одним из наиболее цитируемых российских аналитиков.

Работы Власова и его коллег (Легин, Рудницкая) по электронному языку, равно как и разработки электронного носа, проводившиеся во многих странах, стимулировали довольно широкие российские исследования в этих и близких областях. Например, такие работы проводятся несколькими группами в Воронеже [15, 16], в Уфе [17] и других местах.