Российские ученые создали простые и точные датчики для обнаружения хлора в воде

Серебряные треугольные наночастицы для датчика хлора. Фото: Aleksei Furletov
Серебряные треугольные наночастицы для датчика хлора. Фото: Aleksei Furletov

Российские химики сумели усовершенствовать детекторы летучих веществ на основе наночастиц металлов, сделав их более дешевыми и избирательными в работе.

Металлические наночастицы — обычно золотые или серебряные — широко используются в аналитической химии для обнаружения различных веществ. Оптические датчики на их основе позволяют регистрировать летучие соединения благодаря плазмонному резонансу — возникновению колебаний «газа» свободных электронов, характер которых определяется в том числе взаимодействиями металла с молекулами жидкости на поверхности и растворенными в ней веществами. Такие датчики отличаются высокой чувствительностью и простотой в использовании, однако селективность их отклика часто оставляет желать лучшего.

Проблема возникает из-за нестабильности наночастиц, легко слипающихся под действием ионов, которые возникают на границе раздела частиц и дисперсионной среды, образуя двойной электрический слой. Этот феномен характеризуется дзета-потенциалом — разницей между зарядом жидкой среды и неподвижным слоем жидкости у поверхности нано- или микрочастицы. Низкий дзета-потенциал говорит о слабой устойчивости системы и склонности частиц к коагуляции (слипанию).

Негативное действие дзета-потенциала можно снизить, закрепив наночастицы на твердой подложке, и именно так обычно поступают при изготовлении датчиков на основе металлических наночастиц. Однако спектр подходящих для подложки материалов достаточно ограничен, а нанесение на них наночастиц — исключительно сложная техническая задача.

Владимир Апяри и его коллеги предложили метод, позволяющий использовать треугольные наночастицы, нанесенные на бумажные тестовые полоски, в сочетании с динамической газовой экстракцией — продуванием жидкого образца газом, который выносит и летучие вещества, растворенные в жидкости. По словам ученых, такая система проста и недорога в изготовлении, а также отличается высокой чувствительностью и селективностью к ионам хлора — основным на сегодня средством очистки воды от вредных микроорганизмов.

«Разработанная нами технология позволяет обнаруживать небольшие количества газообразного хлора даже при высокой концентрации других чужеродных веществ и без предварительной подготовки образцов, — пояснил один из авторов работы Алексей Фурлетов в интервью пресс-службе МГУ. — Этот подход можно применить и к другим аналитическим системам на основе металлических наночастиц».

Статья опубликована в журнале Talanta.

Также российские химики получили новые химические соединения для борьбы с нефтяными пленками на поверхности воды.

Теги:

Читать еще на Чердаке: