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.
Сенсоры представляют собой многослойную конструкцию. Основой служит тонкая пленка золота размером примерно 1х0,5 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 являет я 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. (nanonewsnet.ru/Химия Украины и мира)