Учёные Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН придумали датчик влажности, который химически стоек и не подвержен электромагнитным шумам, а также запылённости. Основой для нового типа датчиков послужили так называемые фотонные кристаллы, природным (и весьма недорогим) представителем которых является опал.

Фотонный кристалл представляет собой шарики кварца размером примерно 200 нанометров диаметром, уложенные в гранецентрированную решётку. Как заметили учёные, эти шарики являются гидрофильными, то есть способными интенсивно взаимодействовать с водой, и потому свойства всего кристалла могут меняться от её наличия.

«Фотонный кристалл состоит… из набора шариков, а между ними – пустота. Однако если добавить жидкость с тем же показателем преломления, что и сами шарики, то фотонный кристалл становится прозрачным», – рассказывает научный сотрудник ИАиЭ СО РАН Павел Чубаков.

Отсюда появилась идея: пропитать кристалл растворами солей и получить датчик. Если использовать три разных раствора, то он становится прозрачным при нескольких уровнях влажности. Сам минерал сибирские физики придумали наносить в виде тонких плёнок.

Испытания показали, что деградации датчика не вызвали десятки циклов «намочить – высушить».

«Для проверки стабильности мы помещали фотонные кристаллы в большой объём стоячей дистиллированной воды на два месяца, а затем смотрели, как они поведут себя, когда станут сухими. Даже после этого плёнка была всё ещё чувствительна к относительной влажности воздуха. Это связано с тем, что опал имеет высокопористую структуру», – объясняет Павел Чубаков.

Кроме того, по словам создателей, эти датчики  не нужно калибровать, что очень важно для коммерческих приложений. Не меньшими плюсами являются и энергонезависимость, а также «наглядность» перехода в прозрачное состояние.