Нейросеть научили выявлять тяжелые металлы в воде
Специалисты МГУ им. М. В. Ломоносова создали наносенсор, способный одновременно определять содержание в воде 7 разных ионов, в том числе токсичных тяжелых металлов.
В основе разработки - углеродные наночастицы, которые светятся под воздействием ультрафиолета, и спектр люминесценции меняется в зависимости от состава раствора, а нейросеть оценивает содержание ионов. Об этом сообщает информационное агентство «ТАСС».
«Ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработали наносенсор, способный мгновенно определять в воде содержание семи распространенных ионов-загрязнителей окружающей среды - меди, никеля, кобальта, свинца, алюминия, хрома и нитрат-ионов. За основу сенсора авторы взяли углеродные точки - частицы размером примерно в 50 раз меньше бактерий. Чтобы по спектру оценить содержание ионов в растворе, авторы разработали нейросеть, которую обучили распознавать зависимость между спектром и химическим составом раствора», отметили в Российском научном фонде.
Исследователи синтезировали частицы гидротермальным методом из лимонной кислоты и этилендиамина - вещества, которое обеспечивает присутствие в наночастицах азота, усиливающего их свечение. Исходные вещества растворили в воде и нагрели до 200 градусов при повышенном давлении. В результате сформировались нужные наноструктуры - углеродные точки.
Такие частицы при облучении ультрафиолетом испускают синее свечение (люминесцируют). В растворы добавили углеродные точки и зарегистрировали спектры свечения.
Разработанная учеными нейросеть смогла по спектрам определить концентрации всех семи интересующих ионов даже в сложных многокомпонентных смесях. При этом точность анализа соответствовала требованиям, которые предъявляются к устройствам для промышленного определения концентрации ионов в сточных и технологических водах.
«Мы доказали, что сочетание наночастиц, чувствительных к ионам-загрязнителям, и искусственного интеллекта позволяет решать сложные аналитические задачи. Благодаря высокой точности на основе нашей разработки можно создавать компактные и недорогие приборы для экологов и технологов, которые позволят быстро анализировать состав воды в полевых условиях и технологических водных средах на производствах. В дальнейшем мы планируем адаптировать нашу разработку к разным составам исследуемой среды», - рассказала руководитель проекта, ведущий научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Татьяна Доленко.
Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА
