Forskare från Tomsk Polytechnic University och University of Chemistry and Technology (Prag, Tjeckien) har skapat nya kemiska sensorer för Raman-spektrometrar, enheter som mäter den kvantitativa och kvalitativa sammansättningen av ämnen och deras strukturer med hög noggrannhet. De har utrustat sensorer med organiska kemiska föreningar och för att bestämma färgämnen som är förbjudna i Europa och tungmetaller i vatten vid ultralåga koncentrationer.

De senaste resultaten av studien har publicerats i Sensorer och ställdon B:Kemisk .

Sensorerna består av ett flerskiktsmaterial baserat på en tunn guldfilm som mäter 1x0,5 cm. Ytan på substratet modifieras till en vågliknande struktur. Använda speciella reagenser, TPU-forskare ympar organiska föreningar på ytan av substratet genom en kovalent ytmodifiering via diazoniumkemi.

"Nyheten är att vi kombinerade både kemiska och fysikaliska metoder, säger Pavel Postnikov, docent vid institutionen för organiska ämnen och polymermaterial. ”Våra kollegor i Prag förberedde substraten med fysikaliska metoder och vi modifierade organiska föreningar med kemiska metoder. De resulterande sensorerna kunde detektera tungmetaller i ultralåga koncentrationer. Vi kan övervaka spårkoncentrationer av ämnen. Således, känsligheten hos sensorer för färgämnen når 10-16 mol, och för tungmetaller, det är ca 10-14 mol.

"Analyseprocessen är väldigt enkel:vi lägger sensorn i vattnet, och molekyler av giftiga ämnen är immobiliserade på ytan av substratet. Analysen av färgämnen är svårare, ' han säger. ”Vi använder en intressant polymer som är vattenlöslig vid rumstemperatur och när den värms upp övergår den till en olöslig form. Polymerkedjor fångar upp färgämnesmolekyler och, vid uppvärmning, pressa dem till ytan. Sedan, vi tar ut substratet och placerar det i spektrometern. Vi får resultatet på två minuter.'

I längden, dessa sensorer kan användas för att övervaka vätskor i livsmedelsteknik, medicin och miljöstudier.

”Det tar flera minuter att genomföra den här analysen. Därför, den kan användas på plats. Till exempel, det är möjligt att analysera prover från reservoarer och få ett omedelbart resultat som visar om det finns några giftiga ämnen i vattnet, även vid ultralåga koncentrationer, säger Postnikov.