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
Химики ТПУ совместно с коллегами из Чехии создали сенсоры, способные обнаруживать сверхнизкие концентрации токсичных веществ
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/07/2017

Похожие новости

  • 31/07/2020

    Малотоннажную химию развивают в Томске

    ​​Томский политехнический университет и группа компаний «ИнЭнерджи» подписали соглашение в рамках развития направления малотоннажной химии. Партнеры будут проводить совместные научные исследования, разрабатывать и производить наукоемкую продукцию — в частности, материалы, блоки и узлы для изготовления электрохимических генераторов на топливных элементах.
    648
  • 25/05/2019

    Томская компания разработает для Новосибирского аффинажного завода печь с КПД 98%

    ​Томская компания "Амбит" разработает и изготовит индукционную плавильную печь для Новосибирского аффинажного завода, который занимается производством золотых слитков, гранул и порошка. Как сообщил ТАСС руководитель производственного отдела "Амбита" Максим Муркин, новая печь отличается предельно высоким коэффициентом полезного действия (КПД) - до 98% при 70% в используемых сегодня печах.
    473
  • 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.
    1030
  • 16/01/2019

    Химики ТПУ создали нанокатализатор для получения новых материалов

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) под руководством бельгийского профессора создали нанокаркасный катализатор на основе циркония, который в разы ускоряет химические процессы, и может использоваться для получения новых материалов.
    1337
  • 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.
    1815
  • 18/12/2019

    Сибирская косметика для зарубежных рынков: куда ученых привели эксперименты с ксеноном

    ​​Обычно российские товары выходят сначала на отечественный рынок и только потом попадают к иностранному потребителю. Косметика с ксеноном, созданная в Томском университете, сломала этот шаблон. В России с ней почти не знакомы, а вот в странах Юго-Восточной Азии и Латинской Америки она уже вовсю продается.
    456
  • 05/02/2019

    Томские ученые разработали новейшие технологии изготовления твердооксидного топлива

    ​Старший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Степан Линник и его команда разработали ионно-плазменные методы формирования тонкопленочных твердооксидных топливных элементов.
    852
  • 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.
    2136
  • 11/04/2019

    Ученые ТПУ изучают, чем загрязнена река в промышленном районе Индии

    ​Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) привезли пробы воды из Дамодара – одной из самых грязных рек Индии; изучив состав и миграцию вредных веществ, политехники вместе с коллегами из России, Китая и Индии намерены предложить меры по очистке и предотвращению дальнейшего загрязнения реки, сообщила пресс-служба вуза.
    1009
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    757