27.07.2017
Полезные захватчики

 

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Университета химии и технологии (Чехия, Прага) создали новые химические сенсоры для спектрометров комбинационного рассеивания — приборов, позволяющих с высокой точностью определить количественный и качественный состав вещества и его структуру. Политехники вооружили сенсоры специальными органическими химическими соединениями. Так, ученым уже удалось получить сенсоры для определения запрещенных в Европе красителей и для обнаружения в воде тяжелых металлов в сверхнизких концентрациях. 

 

 

Последние результаты исследований опубликованы в журналах «Sensors and Actuators B: Chemical» (IF 5,401, Q1) и «ChemNanoMat» (IF 2, 937, Q2).

 

Сенсоры представляют собой многослойную конструкцию. Основой служит тонкая пленка золота размером примерно 1x0,5 см. Поверхность пластины модифицирована таким образом, чтобы она имела волнообразную структуру. С помощью специально созданных реагентов ученые ТПУ наносят на поверхность пластины органические соединения методом ковалентной модификации поверхности с использованием ароматических солей диазония.

 

«Этой работой мы демонстрируем возможность создания таких химических сенсоров. Новизна исследования заключается в том, что мы объединили химические и физические методы. Наши пражские коллеги модифицируют пластины физическими методами, а мы химическими методами наносим на них органические соединения.

 

И за счет этой комбинации мы в итоге получили возможность детектировать, в частности тяжелые металлы, в очень низких концентрациях. Мы можем отслеживать следовые концентрации веществ.

 

Так, чувствительность сенсоров для красителей достигает 10-16 моль,  а для тяжелых металлов составляет 10-14 моль», — говорит доцент кафедры технологии органических веществ и полимерных материалов ТПУ Павел Постников.

 

В качестве «захватчиков» для тяжелых металлов ученые использовали остаток диэтилентриаминпентауксусной кислоты, а для токсичных красителей — полимер pNIPAM (поли[N-изопропилакриламид]).

 

«Процесс анализа очень прост: мы опускаем сенсор в воду, и молекулы токсичных веществ осаждаются на поверхности пластины. Так, например, за счет своих химических свойств остаток диэтиленриаминпентауксусной кислоты просто связывает молекулы металлов. С красителями чуть сложнее, — отмечает Павел Постников. —Мы используем интересный полимер, который при комнатной температуре является водорастворимым, а при нагревании переходит в нерастворимую форму. Полимерные цепи захватывают молекулы красителя и, при нагревании, прижимают к поверхности. Достаем пластинку и помещаем в спректрометр — через две минуты получаем ответ».

 

В перспективе эти сенсоры можно использовать для экспресс-мониторинга жидкостей в пищевой технологии, медицине и экологии.

 

«Анализ проводится буквально за минуты. Поэтому его можно использовать на месте — например, взять пробу из водоема, и сразу будет понятно, присутствуют ли в воде токсичные вещества, причем даже в очень малых концентрациях, или нет», — добавляет ученый. 

 

Опубликовано на сайте Томского политехнического университета 17 июля 2017 года.

 

Источник: http://news.tpu.ru/news/2017/07/07/27451/

55 / Искандер-ака / Теги: Химия, токсичные вещества, спектроскопия, Индекс Хирша, ИПР, экология / Рейтинг: 5 / 1
Всего комментариев: 0
«Эко.знай» — международный сетевой ресурс экологического просвещения © 2015-2017.    Редактор — Александр Жабский.    +7-904-632-21-32,    zhabskiy@mail.ru