Взрывчатку и яды научились обнаруживать новым способом
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) разработали новые флуоресцентные материалы на основе производного пирена. Они могут быть использованы как высокочувствительные сенсоры, способные обнаруживать нитросодержащие токсичные и взрывчатые вещества в растворах и газах. Уральские химики работали в сотрудничестве с коллегами из Института органического синтеза УрО РАН и Университета Алеппо (Сирия). Статья о новом материале опубликована в журнале Chemosensors.
Специалисты придумали устройство, которое прокачивает воздух и фиксирует изменения яркости материалов в режиме реального времени. Когда в потоке воздуха появляются пары нитроароматических веществ, свечение становится менее интенсивным. Степень свечения зависит от концентрации паров и длительности их воздействия. Сенсоры помещают в небольшой прибор, который имеет компактную видеокамеру для измерения уровня флуоресцирования.
— инженер кафедры экспериментальной физики ФТИ УрФУ Роман Чувашов.
Сенсорные свойства материала ученые оценили с помощью математической модели. Модель позволила связать снижение интенсивности флуоресценции с концентрацией исследуемого вещества и длительностью действия паров и провести расчет минимальных обнаруживаемых материалом концентраций.
— Роман Чувашов.
Разработка новых сенсорных материалов для выявления следов взрывчатых веществ и их прекурсоров является задачей национальной безопасности во всем мире. Нитроароматические соединения широко применяются для производства взрывчатых составов, а на человека частицы и пары нитроароматики оказывают токсичное и канцерогенное воздействие.
Для обнаружения и количественного определения этих веществ разработано множество методов, предполагающих применение дорогостоящего и громоздкого оборудования, не адаптированного для экспресс-анализа. Флуоресцентный метод определения, который разработали ученые, отличается простотой технического исполнения, дешевизной, высокой чувствительностью к определяемым аналитам и позволяет дистанционно обнаруживать вещества по испаряющимся с их поверхности молекулам.
Сенсорные материалы на основе флуоресценции в недавнем прошлом нашли свое применение в определении различных химических соединений. Эти материалы светятся в различных цветах в зависимости от того, какие вещества они обнаруживают. Флуоресцентные материалы использовались для выявления различных газов, таких как аммиак, углекислый газ и пары тяжелых металлов.
— старший преподаватель кафедры органической химии УрФУ Михаил Кузнецов.
Новый синтезированный материал может быть использован для обнаружения различных видов взрывчатых веществ и токсичных соединений, таких как нитробензол, толуол и другие нитрогетероциклические соединения. Метод флуоресценции, используемый в материале, является одним из самых чувствительных в мире.
В исследовании использовалась разбавленная пара нитро-аналитов в концентрациях вплоть до 0,1% от насыщенных концентраций, что максимально приближает условия экспериментов к реальным, так как запахи на практике разбавляются в воздухе. Также для получения сенсорного материала использовалась воздухопроницаемая подложка из меламин-формальдегидной пены. Данные материалы имеют свойства, позволяющие рассматривать сенсорные качества в твердом виде и то, как они изменяются в составе композитов.
Исследования были выполнены при финансовой поддержке РФФИ и Минобрнауки России. Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
Специалисты придумали устройство, которое прокачивает воздух и фиксирует изменения яркости материалов в режиме реального времени. Когда в потоке воздуха появляются пары нитроароматических веществ, свечение становится менее интенсивным. Степень свечения зависит от концентрации паров и длительности их воздействия. Сенсоры помещают в небольшой прибор, который имеет компактную видеокамеру для измерения уровня флуоресцирования.
Мы использовали разбавленные пары различных нитро-аналитов в концентрациях вплоть до 0,1% от насыщенных концентраций, чтобы максимально приблизить условия экспериментов к реальным. Ведь на практике запахи разбавляются в воздухе, и чаще всего возможно обнаружить только их следы
— инженер кафедры экспериментальной физики ФТИ УрФУ Роман Чувашов.
Сенсорные свойства материала ученые оценили с помощью математической модели. Модель позволила связать снижение интенсивности флуоресценции с концентрацией исследуемого вещества и длительностью действия паров и провести расчет минимальных обнаруживаемых материалом концентраций.
Опробованная технология получения сенсорного материала на воздухопроницаемой подложке из меламин-формальдегидной пены, оригинальное оборудование, описательная модель флуоресцентного сигнала позволяют рассматривать сенсорные качества флуоресцентных проб в твердом виде и то, как они изменяются в составе композитов. К наилучшим результатам флуоресцентный метод приводит при использовании комбинаций сенсорных материалов с разнообразными реакциями на тушители — пары веществ
— Роман Чувашов.
Разработка новых сенсорных материалов для выявления следов взрывчатых веществ и их прекурсоров является задачей национальной безопасности во всем мире. Нитроароматические соединения широко применяются для производства взрывчатых составов, а на человека частицы и пары нитроароматики оказывают токсичное и канцерогенное воздействие.
Для обнаружения и количественного определения этих веществ разработано множество методов, предполагающих применение дорогостоящего и громоздкого оборудования, не адаптированного для экспресс-анализа. Флуоресцентный метод определения, который разработали ученые, отличается простотой технического исполнения, дешевизной, высокой чувствительностью к определяемым аналитам и позволяет дистанционно обнаруживать вещества по испаряющимся с их поверхности молекулам.
Сенсорные материалы на основе флуоресценции в недавнем прошлом нашли свое применение в определении различных химических соединений. Эти материалы светятся в различных цветах в зависимости от того, какие вещества они обнаруживают. Флуоресцентные материалы использовались для выявления различных газов, таких как аммиак, углекислый газ и пары тяжелых металлов.
Флуоресцентные сенсоры широко используются в различных областях. Основным достоинством таких материалов является их возможность регистрации минимальных концентраций веществ при низкой концентрации на фоне других. Также они могут быть использованы для обнаружения токсинов и в промышленности, и в медицине
— старший преподаватель кафедры органической химии УрФУ Михаил Кузнецов.
Новый синтезированный материал может быть использован для обнаружения различных видов взрывчатых веществ и токсичных соединений, таких как нитробензол, толуол и другие нитрогетероциклические соединения. Метод флуоресценции, используемый в материале, является одним из самых чувствительных в мире.
В исследовании использовалась разбавленная пара нитро-аналитов в концентрациях вплоть до 0,1% от насыщенных концентраций, что максимально приближает условия экспериментов к реальным, так как запахи на практике разбавляются в воздухе. Также для получения сенсорного материала использовалась воздухопроницаемая подложка из меламин-формальдегидной пены. Данные материалы имеют свойства, позволяющие рассматривать сенсорные качества в твердом виде и то, как они изменяются в составе композитов.
Исследования были выполнены при финансовой поддержке РФФИ и Минобрнауки России. Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».
- Евгения Бусина
- Роман Чувашов, УрФУ
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....