Ученые НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ разработали новую технологию, которая позволяет всего за несколько минут выявлять примеси тяжелых металлов в промышленной воде. Метод, объединяющий наносенсорику и машинное обучение, поможет предприятиям оперативно контролировать качество очистки, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
В основе разработки лежат углеродные точки — крошечные наночастицы, полученные из лимонной кислоты и этилендиамина. Эти сенсоры обладают уникальным свойством: их свечение меняется в зависимости от того, какие химические элементы находятся в воде.
«Если в растворе один ион, то для определения концентрации достаточно построить калибровочную прямую. Но если добавить дополнительные катионы других химических элементов, то задача усложняется настолько, что привычные методы оказываются бессильны», — комментирует научный сотрудник Лаборатории адаптивных методов обработки данных Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ Кирилл Лаптинский.
Для обучения нейросетей студенты и ученые за два месяца собрали огромную базу данных — более 7000 двумерных карт свечения растворов с солями металлов. Для анализа использовались современные архитектуры сетей, включая сверточные нейросети и новую сеть Колмогорова-Арнольда.
Новый метод способен одновременно определять концентрацию шести ключевых катионов: меди, алюминия, никеля, свинца, кобальта и хрома. Эти металлы широко используются в производстве печатных плат и микроэлектроники, поэтому контроль их содержания в сточных водах критически важен.
Главные преимущества технологии — скорость и доступность. В отличие от классического химического анализа, который требует времени и сложного оборудования, новый подход работает быстро и не требует больших затрат. Кроме того, нейросеть легко дообучить для поиска других примесей без необходимости собирать данные заново.
По словам разработчиков, технология легко масштабируется и может быть внедрена на заводах химической, металлургической и электронной промышленности для экологического контроля и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Ранее в России представили новую методику переработки алюминиевых шлаков. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru