
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

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

Учёные говорят, что обнаружили огромный тайный город под египетскими пирамидами
Проверять пока не разрешили....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Гигантский айсберг скрывал древнюю живую экосистему
Губки и кораллы благоденствуют на обнажившемся морском дне в месте, ранее недоступном взгляду....