В России создали новую систему для обнаружения опасных органических соединений в воде

Специалисты Института физической химии и электрохимии (ИФХЭ) им. А.Н. Фрумкина РАН при поддержке гранта Российского научного фонда создали новую сенсорную систему для обнаружения опасных органических соединений в водных средах. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

«В лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН разработали новый тип сенсоров для определения органических соединений в сверхнизких концентрациях. Принцип работы сенсоров основан на окислении анализируемых веществ под действием света, в результате чего они становятся „видимыми“ для спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния — сверхчувствительного метода анализа, способного определять единичные молекулы», — отметили в пресс-службе.

Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния — метод, позволяющий получить характерную картину колебаний атомов в веществе. Он работает как своеобразный «отпечаток пальца», благодаря чему по базам данных можно определять анализируемое соединение. Однако ряд веществ, в том числе токсичных в очень низких концентрациях, пока этому методу не поддается.

Авторы исследования впервые предложили менять структуру анализируемых соединений с помощью окисления. Для этого ими был разработан чип-фотокатализатор, способный за счет поглощенного света превращать молекулы кислорода из окружающей среды в сильный окислитель — синглетный кислород. Водную пробу с добавленными для усиления сигнала наночастицами серебра сначала окисляют на поверхности чипа, а затем уже анализируют.

Чип — очень тонкая пленка толщиной 2 нанометра, состоящая из синтетического красителя — фталоцианината цинка, отвечающего за поглощение света и активацию кислорода, и оксида графена, который удерживает фталоцианин на чипе и защищает его от саморазрушения, забирая излишки энергии. Запуск окисления с помощью света позволяет избежать добавления соединений-активаторов, присутствие которых осложнило бы анализ. Таким образом, материал чипа делает анализ простым и быстрым.

«Предложенная сенсорная система может лечь в основу портативных устройств для экспресс-анализа, не требующего специальной пробоподготовки. Миниатюрные спектрометры размером со смартфон уже сейчас можно купить. На очереди разработка программного обеспечения для расшифровки результатов, которая может быть реализована с помощью технологий искусственного интеллекта», — сообщила руководитель проекта, профессор Мария Калинина.