Металлические наночастицы помогают определять процент летучих соединений

Исследователи химического факультета и факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова разработали новый способ повышения чувствительности детектирования летучих соединений, в частности хлора, с использованием металлических наночастиц. Работа опубликована в журнале Talanta.

Металлические наночастицы, в частности золота и серебра, широко используются в аналитической химии. Среди их применений — оптические сенсоры на основе поверхностного плазмонного резонанса в коллоидных растворах и на твёрдых подложках. Современные оптические сенсоры обладают значительными преимуществами, такими как высокая чувствительность, простота детектирования аналитического сигнала и настраиваемость оптических и лабораторных параметров анализа. Тем не менее, эти устройства имеют определённые ограничения в селективности.

Это происходит из-за агрегации наночастиц, вызванной высокой ионной силой. Слой ионов, образующийся на поверхности частиц, называется двойным электрическим слоем и характеризуется электрокинетическим потенциалом, также известным как дзета-потенциал. При уменьшении дзета-потенциала электростатическая стабилизация наночастиц не происходит.

Проблему можно решить, если закрепить наночастицы на твёрдых подложках; в этом случае учёные получают микро- или наносенсоры на основе твёрдых частиц. Матричных материалов для таких сенсоров немного, а процесс закрепления наночастиц на подложках сложен, поэтому исследователи начали работу по модификации поверхности сенсорных матриц. Для этой цели они предложили отделять наночастицы от ионов и химических соединений, сохраняя при этом их чувствительность.

Российские химики изобрели методику, которая сочетает оптическое детектирование с использованием бумажных тест-полосок, покрытых треугольными серебряными наночастицами, и динамическую газовую экстракцию — извлечение соединения из раствора или сухой смеси с помощью сжиженных газов. Работоспособность этой методики была продемонстрирована на примере детектирования хлора. Хлор часто используется для очистки воды, поскольку разрушает внешние оболочки бактерий и вирусов. Тем не менее, проблема определения концентрации хлора в воде остаётся актуальной, поскольку существующие методики недостаточно чувствительны.

Алексей Фурлетов, студент МГУ им. М.В. Ломоносова, один из авторов статьи, отмечает: «Методика позволяет определять малые количества газообразного хлора в присутствии больших концентраций посторонних соединений без какой-либо пробоподготовки. Этот подход может быть применён к другим аналитическим системам на основе металлических наночастиц, что открывает широкие возможности для дальнейшего развития этой области химического анализа».