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.

Последние результаты исследований опубликованы в журналах «Sensors and Actuators B: Chemical» (IF 5,401, Q1) и «ChemNanoMat» (IF 2, 937, Q2).

Сенсоры представляют собой многослойную конструкцию. Основой служит тонкая пленка золота размером примерно 1x0,5 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 является 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.

Источники

Ученые ТПУ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в воде
Top100News (cmk1.ru), 17/07/2017
В Томске создали сенсоры для выявления запрещенных красителей
События дня (inforu.news), 17/07/2017
Ученые РФ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
События дня (inforu.news), 17/07/2017
Российские ученые разработали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
Главные новости России (mosaica.ru), 17/07/2017
В Томске создали сенсоры для выявления запрещенных красителей
Российская газета (rg.ru), 17/07/2017
В Томске создали сенсоры для выявления запрещенных красителей
Новости@Rambler.ru, 17/07/2017
Ученые РФ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
Новости@Rambler.ru, 17/07/2017
Ученые РФ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
ТАСС, 17/07/2017
Золотая пленка обнаруживает вредные вещества в сверхнизких концентрациях
News2 (news2.ru), 17/07/2017
Золотая пленка обнаруживает вредные вещества в сверхнизких концентрациях
Чердак (chrdk.ru), 17/07/2017
Ученые из Томска разработали сенсоры для поиска токсичных веществ в воде
ИА Regnum, 17/07/2017
Ученые РФ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
1nnc.net, 17/07/2017
Ученые РФ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в сверхнизких концентрациях
Cokrat.ru, 17/07/2017
Томские учение создали сенсоры для выявления запрещенных в Европе красителей
Kp.ru, 17/07/2017
Ученые ТПУ и Чехии создали сенсоры для поиска токсичных веществ в воде
Krpress.ru, 19/07/2017

Похожие новости

  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    344
  • 22/05/2017

    Ученые ТПУ предложили использовать золото для переработки отходов производства биотоплив

    ​Ученые Томского политехнического университета и их зарубежные коллеги разрабатывают золотые катализаторы для переработки одного из главных побочных продуктов производства биотоплив - глицерина. Благодаря катализаторам на основе наночастиц золота, разрабатываемым в ТПУ, из глицерина можно получать ценные химические продукты, востребованные в медицине, сельском хозяйстве, косметической индустрии и многих других областях.
    121
  • 26/08/2016

    Российские и немецкие ученые разрабатывают молекулярные переключатели для электроники

    ​Физики из Томского госуниверситета (ТГУ). а также их коллеги из Германии, работают над изучением новых свойств органики, наблюдаемых при взаимодействии органических молекул с металлом. Перспективное исследование, как отмечают его авторы, найдет применение в молекулярной электронике будущего.
    581
  • 04/10/2016

    В Airbus Safran Launchers заинтересовались созданным в Томске наноматериалом

    ​Airbus Safran Launchers (совместное предприятие авиакосмического концерна Airbus Group и французской корпорации Safran) заинтересовалась разработанной в Томском госуниверситете технологией получения наноматериала - легкого, как алюминий, и прочного, как сталь, сообщил завлабораторией высокоэнергетических и специальных материалов ВУЗа Александр Ворожцов.
    564
  • 24/05/2016

    ОАО «РЖД» начнут применять «Антиржавин», созданный химиками Томского государственного университета

    На встрече с делегацией компании «Российские железные дороги» (РЖД) были представлены разработки ученых-химиков Томского государственного университета – линейка чистящих средств («Антиржавин», N-faza, Z-faza).
    552
  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    888
  • 08/12/2016

    «Радиодозор» томских ученых поможет в борьбе с терроризмом

    ​Ученые томского госуниверситета (ТГУ) в 2017 году создадут компактный радиоприбор для обнаружения людей за преградами во время проведения антитеррористических операций. Разработкой уже заинтересовались в Национальной гвардии РФ.
    415
  • 11/08/2016

    В ТГУ создан консорциум по созданию костных имплантатов

    ​Томский государственный университет и ИФПМ СО РАН, которые занимаются созданием новых материалов, инициировали создание сетевого центра реконструкции дефектов черепно-лицевой области, сообщает пресс-служба ТГУ.
    888
  • 04/10/2016

    В Томске создадут «рой» малых спутников в помощь сельскому хозяйству

    ​Томский политехнический университет (ТПУ) и томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) выступят одними из инициаторов проекта по созданию группировки малых космических аппаратов для прорывных технологий в сфере сельского хозяйства, который планируется запустить в 2017 году.
    749
  • 12/08/2016

    В ТГУ разрабатывают импортозамещающие огнезащитные составы

    ​Сотрудники Инжинирингового химико-технологического центра Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологии производства импортозамещающих огнезащитных составов для древесины и металла, сообщает местное издание.
    450