Forskere udstyrer kemiske sensorer med fælder til at opdage giftige stoffer

Forskere fra Tomsk Polytechnic University og University of Chemistry and Technology (Prag, Tjekkiet) har skabt nye kemiske sensorer til Raman-spektrometre, enheder, der måler den kvantitative og kvalitative sammensætning af stoffer og deres strukturer med høj nøjagtighed. De har udstyret sensorer med organiske kemiske forbindelser og til bestemmelse af farvestoffer forbudte i Europa og tungmetaller i vand i ultralave koncentrationer.

De seneste resultater af undersøgelsen er blevet offentliggjort i Sensorer og aktuatorer B:Kemisk .

Sensorerne består af et flerlagsmateriale baseret på en tynd guldfilm, der måler 1x0,5 cm. Overfladen af ​​substratet modificeres til en bølgelignende struktur. Brug af specielle reagenser, TPU-forskere poder organiske forbindelser på overfladen af ​​substratet ved en kovalent overflademodifikation via diazoniumkemi.

'Det nye er, at vi kombinerede både kemiske og fysiske metoder, siger Pavel Postnikov, lektor ved Institut for Organiske Stoffer og Polymere Materialer. 'Vores kolleger i Prag forberedte substraterne ved hjælp af fysiske metoder, og vi modificerede organiske forbindelser ved hjælp af kemiske metoder. De resulterende sensorer var i stand til at detektere tungmetaller ved ultralave koncentrationer. Vi kan overvåge sporkoncentrationer af stoffer. Dermed, følsomheden af ​​sensorer for farvestoffer når 10-16 mol, og for tungmetaller, det er omkring 10-14 mol.

'Analyseprocessen er meget enkel:Vi sætter sensoren i vandet, og molekyler af giftige stoffer immobiliseres på overfladen af ​​substratet. Analysen af ​​farvestoffer er vanskeligere, ' han siger. 'Vi bruger en interessant polymer, som er vandopløselig ved stuetemperatur, og når den opvarmes, bliver den til en uopløselig form. Polymerkæder fanger farvestofmolekyler og, ved opvarmning, tryk dem til overfladen. Derefter, vi tager substratet ud og placerer det i spektrometeret. Vi får resultatet på to minutter.'

På lang sigt, disse sensorer kan bruges til at overvåge væsker i fødevareteknologi, medicin og miljøstudier.

»Det tager flere minutter at udføre denne analyse. Derfor, den kan bruges på stedet. For eksempel, det er muligt at analysere prøver fra reservoirer og få et øjeblikkeligt resultat, der viser, om der er giftige stoffer i vandet, selv ved ultralave koncentrationer, siger Postnikov.