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

  • 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.
    429
  • 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.
    1000
  • 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.
    774
  • 05/12/2017

    Томский политех и Schneider Electric подписали соглашение об открытии совместного Центра компетенций

    ​Ректор Томского политехнического университета Петр Чубик и президент Schneider Electric в России и СНГ Йохан Вандерплаетсе 5 декабря подписали соглашение об открытии в вузе Центра компетенций компании.
    296
  • 23/04/2018

    Персональный электрокардиограф ТПУ помогает выявить аритмию у пациентов

    ​Ученые Томского политехнического университета- сотрудники малого инновационного предприятия вуза ООО "Потенциал" - продолжают медицинские испытания персональных электрокардиографов, которые позволяют делать ЭКГ в домашних условиях и отправлять результаты своей электрокардиограммы врачу.
    25
  • 15/03/2018

    Ученые ТПУ вместе с коллегами получили новый тип искривленного светового луча

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Великобритании, Израиля, Университета ИТМО и других российских вузов получили новый тип искусственно искривленного луча. В своих работах исследователи дали ему название «фотонный крючок».
    141
  • 07/11/2017

    Томские, китайские и немецкие ученые разработают антибактериальные имплантаты

    ​Ученые Томского политехнического, Хэбэйского (Китай) и Гейдельбергского (Германия) университетов планируют совместно разрабатывать инновационные материалы для клеточных технологий и регенеративной медицины, предполагается использовать их в клинической практике в России и Китае.
    234
  • 26/02/2018

    Ученые ТПУ разработают установки неразрушающего контроля

    ​Исследователи Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политехнического университета (ТПУ) разработают автоматическую линейку экспериментальных установок для завода антипомпажных клапанов Томского электро-механического завода (ТЭМЗ), который выпускает клапаны магистральных газопроводов ПАО "Газпром", сообщает в понедельник пресс-служба вуза.
    126
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    580
  • 08/11/2017

    Представители Lapp Group посетили Энергетический институт ТПУ

    Томский политехнический университет - одно из многих учебных заведений, с которыми сотрудничает Lapp Group по всему миру. Сотрудничество ТПУ и холдинга Lapp Group началось с Ганноверской промышленной ярмарки 2005 года, где был подписан Меморандум о сотрудничестве.
    289