Chemické sensory a biosensory

Sylabus

1. Definice chemického sensoru a jeho obecné schema: molekulový / iontový selektor, fyzikálně-chemická interakce, fyzikální převodník, (regulátor). Srovnání vlastností fyzikálního (umělého) a biologického (lidského) sensoru. 2. Základní parametry charakterizující (chemické) sensory: statické parametry - odezva / signál, dynamický rozsah, citlivost, selektivita; dynamické parametry - rychlost odezvy / časová konstanta. 3. Typy sensorů využívající různé fyzikálně chemické principy - přehled:

- sensory elektrochemické s kapalným elektrolytem (liquid state electrolyte sensors);

- sensory elektrochemické s tuhým elektrolytem (solid-state electrolyte sensors);

- sensory s transistory řízenými polem (FET, field-effect sensors);

- sensory využívající elektronové vodivosti anorganických a organických látek (electronic conductance sensors);

- sensory kalorimetrické (calorimetric sensors);

- sensory hmotnostní (mass-sensitive sensors);

- sensory optické (optochemical / photochemical sensors). 3.1. Elektrochemické sensory s kapalným elektrolytem:

Potenciometrické sensory:

- ISE (skleněná, kapalná, solid-state membrána, coated wires);

- plynové sensory (Severinghaus, air-gap, potenciometrické biosensory).

Ampérometrické sensory:

- sensory wall-jet, thin layer, tubular;

- plynové sensory membránové (Clark, ampérometrické biosensory);

- úloha membrány v chemických sensorech, vlastnosti porézní a neporézní membrány. 3.2. Elektrochemické sensory s tuhým elektrolytem:

- ZrO2 sensory (lambda sensory, kyslíková pumpa);

- sensory s protonovým vodičem;

- solid-state sensory s aktivní vrstvou; 3.3. sensory založené na struktuře transistoru řízeného polem:

- iontově citlivý FET (ISFET);

- chemicky citlivý FET (CHEMFET);

- sensory založené na měření výstupní práce elektronu (work function sensors); 3.4. Sensory založené na měření změn elektronové vodivosti:

- metaloxidové (SnO2) sensory (TGS, Figaro);

- chemiresistory (s anorganickou aktivní vrstvou, s metaloftalocyaniny, s vodivými organickými polymery);

- multisensory, elektronický nos (pattern recognition analysis). 3.5. Sensory založené na měření změn teploty:

- pelistory, pyroelektrické sensory;

- sensory založené na měření tepelné vodivosti; 3.6. Sensory hmotnostní:

Piezoelektrický krystal / chem.citlivá vrstva

- krystalový detektor (křemenné mikrováhy - QCM či bulk acoustic wave - BAW);

- surface acoustic wave sensor (SAW, využití pro biosensory). 3.7. Optické sensory:

- sensory s optickými vlákny (optody).

Anotace

Přehled principů a základních uspořádání chemických sensorů a biosensorů. Definice chemického sensoru a jeho základní statické a dynamické parametry. Elektrochemické sensory s kapalným elektrolytem. Solid-state elektrochemické sensory. Sensory založené na měření elektronové vodivosti. Kalorimetrické sensory. Hmotnostní sensory. Sensory na principu FET. Optické sensory.

Přednáška je zakončena kombinovanou zkouškou.

V období epidemiologických opatření se přednáška koná interaktivním způsobem v on-line režimu pomocí Google Meets.