Политехники вооружили химические сенсоры «ловушками», способными обнаруживать токсичные вещества в сверхнизких концентрациях

Фото: news.tpu.ru

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. 

 
По теме
Продолжается сезон учебной производственной практики. Этим летом на площадках «Томскнефти» смогут получить поистине ценный для будущих специалистов опыт почти шесть десятков студентов.
20.07.2018
 
Слушателями программы профессиональной переподготовки педагогических и управленческих кадров для систем выявления и поддержки одаренных детей и молодежи «Большие вызовы» стали 13 педагогов Томской области.
20.07.2018
Около 40% всех нарушений, выявленных сотрудниками Роспотребнадзора при проверках детских оздоровительных лагерей в области, приходится на пищеблоки,
18.07.2018 Красное знамя
В этот вечер со сцены Большого концертного зала филармонии признания в любви звучали одно за другим.
02.07.2018 Красное знамя
В Томске задержан сторонник радикального ислама, оправдывавший теракты в РФ - FlashSiberia источник: FlashSiberia фото: РБК Сотрудники управления ФСБ по Томской области задержали 22-летнего гражданина Казахстана, который пропагандировал среди жителей региона идеи терроризма, сообщила пресс-служба ведомства.
20.07.2018 FlashSiberia
В Первомайском районе Томской области житель города Колпашево осужден к реальному лишению свободы за кражу крупной суммы денег у своей сводной сестры - Прокуратура Томской области Первомайский районный суд Томской области признал  35-летнего жителя города Колпашево виновным в совершении преступления, предусмотренного п.«в» ч.2 ст.158 УК РФ (кража с причинением значительного ущерба гражданину).
20.07.2018 Прокуратура Томской области
В неполные 38 лет Михаил Ш. обзавелся длинным «хвостом» из девяти судимостей.
10.07.2018 Красное знамя
На теплоходе музыка играет - Томское Предместье №58/20.07.2018 На теплоходе «Москва» на самом деле играла музыка, только на берегу никто не остался, все разместились на палубах, верхней и нижней, и отправились на трехчасовую прогулку по Томи.
20.07.2018 Томское Предместье
Борщ с пампушками, вареники и конкурс Солох - Томское Предместье №58/20.07.2018 Кажется, совсем недавно, в 2015 году, в газете «Томское предместье» писали о том, что в Новорождественском сельском поселении впервые прошла «Солохина ярмарка».
20.07.2018 Томское Предместье
О выставке к 70-тилетию Рафаэля Асланяна в Томском областном художественном музее Многие слышали о знаменитейшем армянском художнике Мартироосе Сергеевиче Сарьяне.
09.07.2018 Томская неделя
«Видимо, я учитель по призванию. Всегда чувствовал, что прожил день не зря, если читал в этот день лекцию», — говорит о себе почетный работник высшей школы, ветеран ТГУ Владимир Георгиевич Иванов.
04.07.2018 Красное знамя
Сегодня одна из главных партий его жизненного спектакля, если говорить на языке оперы, — ария директора Томского музыкального колледжа имени Эдисона Денисова.
02.07.2018 Красное знамя
После вызванной чемпионатом мира футбольной лихорадки, когда игры смотрели, казалось, в России все, даже обычно к спорту равнодушные, первенство «Олимп-ФНЛ» тоже привлекло повышенное внимание.
20.07.2018 Красное знамя
№57/18.07.2018 Волонтер из Томского района отработала смену на ЧМ-2018 по футболу.
18.07.2018 Томское Предместье
22 июля в Томской шахматной гостиной имени В.Я. Дворковича состоится блиц-турнир, посвященный Международному дню шахмат.
20.07.2018 Красное знамя
Большие футбольные страсти близки к развязке, чемпионат мира скоро останется позади.
16.07.2018 Красное знамя
Президент России Владимир Путин впервые рассказал о своем отношении к предложенной правительством реформе пенсионной системы, предусматривающей повышение возраста выхода на пенсию.
21.07.2018 Агентство новостей ТВ-2
В Томске задержан сторонник радикального ислама, оправдывавший теракты в РФ - FlashSiberia источник: FlashSiberia фото: РБК Сотрудники управления ФСБ по Томской области задержали 22-летнего гражданина Казахстана, который пропагандировал среди жителей региона идеи терроризма, сообщила пресс-служба ведомства.
20.07.2018 FlashSiberia
Прокуратура Тегульдетского района совместно с сотрудниками ГИБДД проверила состояние автомобильных дорог в районном центре.
20.07.2018 Прокуратура Томской области
Томские активисты проекта «Дорожная инспекция ОНФ/Карта убитых дорог» продолжают проверять дороги, ремонт которых производится в этом году, а также участки, находящиеся на гарантийном обслуживании.
20.07.2018 ОНФ в Томской области