Политехники вооружили химические сенсоры «ловушками», способными обнаруживать токсичные вещества в сверхнизких концентрациях. Анализ проводится буквально за минуты.
Учёные
Томского Политехнического Университета (ТПУ) и Университета химии и технологии
(Чехия, Прага) разработали новые химические сенсоры на основе золотой плёнки
для спектрометров комбинационного рассеивания — приборов, определяющих с
высокой точностью состав и структуру токсичных веществ.
Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors and Actuators B:
Chemical.
Политехники
вооружили сенсоры специальными органическими химическими соединениями. Так,
учёным уже удалось получить сенсоры для определения запрещённых в Европе
красителей и для обнаружения в воде тяжёлых металлов в сверхнизких
концентрациях.
Высокая точность определения состава и структуры вещества достигается благодаря
объединению физических и химических методов анализа. Сенсоры представляют собой
многослойную конструкцию. В её основе — тонкая плёнка золота размером примерно
1 × 0,5 см. Поверхность пластины имеет волнообразную структуру. С помощью
специально созданных реагентов на неё наносятся, методом ковалентной
модификации поверхности с использованием ароматических солей диазония,
химические захватчики тяжёлых металлов (остаток
диэтилентриаминпентауксусной кислоты) и токсичных красителей (полимер pNIPAM).
Учёным удалось доказать эффективность этого метода при анализе жидкостей.
Молекулы токсичных веществ, содержащиеся в жидкости, осаждаются на поверхность
пластины сенсора за счёт химических свойств его поверхности. После пластина
помещается в спектрометр, показания которого позволяют сделать вывод о
токсичности образовавшегося осадка.
«Анализ проводится буквально за минуты. Поэтому его можно использовать на месте
— например, взять пробу из водоёма, и сразу будет понятно, присутствуют ли в
воде токсичные вещества, причём даже в очень малых концентрациях, или нет», —
рассказал доцент кафедры технологии органических веществ и полимерных
материалов ТПУ Павел Постников.
Чувствительность сенсоров для красителей достигает 10–16 молей, а для тяжёлых
металлов составляет 10–14 молей. По замыслу разработчиков, сенсоры можно
использовать для экспресс-мониторинга жидкостей в пищевой технологии, медицине
и экологии.
Это фундаментальная научная работа, в которой учёные предлагают принципиально
новый подход к анализу состава веществ. Ранее такое сочетание физического и
химического подходов, а также реагентов не использовалось.