Wetenschappers van de Tomsk Polytechnic University en de University of Chemistry and Technology (Praag, Tsjechië) hebben nieuwe chemische sensoren gemaakt voor Raman-spectrometers, apparaten die de kwantitatieve en kwalitatieve samenstelling van stoffen en hun structuren met hoge nauwkeurigheid meten. Ze hebben sensoren uitgerust met organische chemische verbindingen en voor het bepalen van in Europa verboden kleurstoffen en zware metalen in water in ultralage concentraties.

De laatste resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in: Sensoren en actuatoren B:Chemisch .

De sensoren bestaan ​​uit een meerlagig materiaal op basis van een dunne goudfilm van 1x0,5 cm. Het oppervlak van het substraat wordt gemodificeerd tot een golfachtige structuur. Met behulp van speciale reagentia, TPU-wetenschappers enten organische verbindingen op het oppervlak van het substraat door een covalente oppervlaktemodificatie via diazoniumchemie.

'Het nieuwe is dat we zowel chemische als fysische methoden hebben gecombineerd, ' zegt Pavel Postnikov, universitair hoofddocent van de afdeling Organische Stoffen en Polymeermaterialen. 'Onze collega's in Praag bereidden de substraten met fysische methoden voor en we bewerkten organische verbindingen met chemische methoden. De resulterende sensoren waren in staat om zware metalen in ultralage concentraties te detecteren. We kunnen sporenconcentraties van stoffen monitoren. Dus, de gevoeligheid van sensoren voor kleurstoffen bereikt 10-16 mol, en voor zware metalen, het is ongeveer 10-14 mol.

'Het analyseproces is heel eenvoudig:we zetten de sensor in het water, en moleculen van giftige stoffen worden geïmmobiliseerd op het oppervlak van het substraat. De analyse van kleurstoffen is moeilijker, ' hij zegt. 'We gebruiken een interessant polymeer dat bij kamertemperatuur in water oplosbaar is en bij verhitting in een onoplosbare vorm verandert. Polymeerketens vangen kleurstofmoleculen op en bij verhitting, druk ze naar de oppervlakte. Vervolgens, we halen het substraat eruit en plaatsen het in de spectrometer. Binnen twee minuten hebben we de uitslag.'

Op de lange termijn, deze sensoren kunnen worden gebruikt om vloeistoffen in de levensmiddelentechnologie te bewaken, geneeskunde en milieustudies.

'Het duurt enkele minuten om deze analyse uit te voeren. Daarom, het kan ter plaatse worden gebruikt. Bijvoorbeeld, het is mogelijk om monsters uit reservoirs te analyseren en direct resultaat te krijgen waaruit blijkt of er giftige stoffen in het water aanwezig zijn, zelfs bij ultralage concentraties, ', zegt Postnikov.