Участники профиля станут создателями «электронного языка» — прибора, который сможет распознавать различные жидкости, отличать фальсификаты лекарственных препаратов и других бытовых объектов.
Используемые подходы к созданию таких аналитических систем реализуются на стыке сенсорики и химической технологии с применением новых композитных материалов, а также неразрывно связаны с концепцией «Больших данных», которая показывает большой потенциал в различных областях науки и техники.
Практическая значимость задачи обусловлена общемировой тенденцией к цифровизации технологий быстрого контроля качества химических объектов как промышленного, так и бытового масштаба.
Универсальность и доступность таких аналитических приборов в портативном варианте повысит экологическую безопасность и качество жизни.
На первом этапе участникам предстоит решить задачи по химии и информатике
На втором этапе предстоит анализ уже готовых (модельных) экспериментальных данных методом главных компонент с целью обучения работы на специализированном ПО (The Unscrambler). Ребятам предстоит научиться формировать банк данных аналитических сигналов исследуемых объектов. С помощью методов математического моделирования обучить «электронный язык» распознавать различные объекты и научиться определять насколько правильно работает мультисенсорная система.
Массивы экспериментальных данных будут даны участникам перед началом второго этапа. Предварительно будут проведены дистанционные занятия и мастер-классы по работе с многомерными данными.
Участникам предстоит решать задачи по информатике и химии.
26.03
Химия 07:30−10:00
Информатика 11:30−14:00
Этап будет проходить в распределенном формате.
В финальном задании каждой команде предстоит разработать прототип «электронного языка».
В создании «электронного языка» будут применяться композитные материалы, на основе электроактивных полимеров, синтезируемых непосредственно на электроде — микрореакторе, на границе которого протекает электрической ток окисления, восстановления, заряжения, адсорбции и др., значение силы которого определяется качественным и количественным составом исследуемого раствора.
Командам будут предложены образцы жидкостей (растворы лекарственных препаратов, масла или органические жидкости), которые необходимо распознать.
Победит та команда, которая обоснует выбор композитных материалов и электродов, подберет оптимальные условия регистрации экспериментальных данных, корректно проведет математическую обработку полученных экспериментальных данных и верно идентифицирует предложенный объект.
Основным критерием правильности решения задачи является количество правильно распознанных разработанной сенсорной системой зашифрованных образцов.
Наставник может разобрать вместе с участником занятия по курсу подготовки по профилю «Новые материалы».
Для подготовки к финалу рекомендуем также участие в вебинарах, на которых разработчик задания подробно разбирает условия задачи.
электрохимия, (включая ее разделы электролиз, электролитическая диссоциация, электрохимические методы анализа и др. поскольку «электронный язык» представляет собой массив электродов);
полимеризация;
хемометрика (метод главных компонент и метод наименьших квадратов будут использованы для математического моделирования при «обучении» сенсорной системы);
основы работы с базами данных;
умение делать мысленный эксперимент
умение работать с большими массивами данных и преобразовывать их с помощью приложений (Chemometrics Add-In - надстройка для Excel);
Те же, что и на старте
проведение физико-химического эксперимента (участникам нужно будет изготовить сенсор из предложенных материалов);
умение работать на лабораторном оборудовании (потенциостат, магнитные мешалки, аналитические весы и др.);
навыки обработки экспериментальных данных с помощью программы «The Unscrambler»
Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 3 человек.
Состав команды:
Роль 1. Химик (конструктор сенсора) – 1 человек. Работают над подбором материалов для создания мультисенсорной системы.
Роль 2. Хемометрик – 1 человек. Работает над созданием базы данных с помощью прибора потенциостата, должен иметь хороший опыт работы с компьютером.
Роль 3. Информатик – 1 человек. Занимается обработкой полученных данных, должен уметь работать с большим массивом данных.
Роли могут пересекаться и главное, чтобы команда могла эффективно их внутри себя распределять.
Математические методы в химии (модули 1-3, 6)
Вольтамперометрические и хроноамперометрические сенсоры. Примеры интеллектуальных электрохимических сенсоров
Курс подготовки к Олимпиаде НТИ по профилю "Новые материалы"
Статья А.А. Егорова «Систематика, принципы работы и области применения датчиков»
Идея и суть «Метода главных компонент»
Три способа расчета полинома в Excel
Видеолекция по вольтамперометрии
Статья Г.К. Будникова «Что такое химические сенсоры»
О химических сенсорах
Пособие по хемометрике
