Новости химической науки > Ищейка, сплетенная из нанопроводов

Одной из наиболее актуальных и интересных задач специалистов в области аналитической химии является разработка чувствительных и быстрых методов детектирования и количественного определения взрывчатых веществ.

Решение такой задачи может способствовать предотвращению возможных террористических атак, а также обнаружению загрязнения на месте прекративших свою работу военных объектов.

«Наноищейка»: система из нанопроводов позволяет чувствительно и селективно обнаружить тринитротолуол. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 38, 6830)

Фернардо Патолски (Fernando Patolsky) из Университета Тель-Авива разработал новое сенсорное устройство, которое способно обнаруживать тринитротолуол и ряд других нитросодержащих взрывчатых веществ.

Новый сенсор отличается от существующих большей чувствительностью, а также тем, что при анализе образцов с помощью этого устройства не требуется стадия концентрирования исследуемого материала. Израильский ученый, отмечает, что разработанное им устройство работает эффективнее как специально обученных поиску взрывчатки собак-ищеек, так и существующих приборных методов обнаружения тротила.

Проблемой, осложняющей обнаружение таких взрывчатых веществ, как тринитротолуол, является крайне низкая летучесть этих соединений. Большинство методов, в настоящее время применяющихся для анализа образцов воздуха, отличаются дороговизной, требуют больших затрат времени, для их реализации необходима громоздкая аппаратура и подготовка образцов к анализу. Очевидно, что уже давно назрела необходимость в разработке недорогого небольшого по размерам устройства, позволяющего осуществлять быстрый, простой и точный анализ непосредственно в полевых условиях.

Исследователи из группы Патолски разработали сенсор, использовав принцип наноразмерного полевого транзистора. В отличие от классического транзистора, управляющегося электрическим током, работой полевого транзистора управляет электрическое поле. Основой устройства являются нанопровода из полупроводящего кремния, на которые нанесены кремнийорганические соединения, содержащие в своем составе аминогруппы. Молекулы тринитротолуола связываются с аминогруппами, образуя комплекс с переносом заряда, при связывании происходит перенос электронов от электроноизбыточной аминогруппы к электрононедостаточному тринитротолуолу. Изменение в распределении зарядов на поверхности нанопровода изменяет напряженность электрического поля, которая в свою очередь меняет измеряемую электропроводность нанопроводов.

Для оптимизации соотношения сигнал/фоновый шум и увеличения чувствительности системы исследователи объединили в общую систему около 200 отдельных сенсоров. По словам Патолски, такой подход позволяет анализировать образцы жидкости и газа без предварительной вещества с беспрецедентной чувствительностью – возможно определение тринитротолуола с концентрацией 0.1 ppt (ppt – миллиардная часть). Новый сенсор может быть без труда регенерирован с помощью промывки.

Патолски отмечает, что в ближайших планах его исследовательской группы создание большой системы наносенсоров, химически модифицированных для параллельного качественного и количественного определения широкого спектра взрывчатых веществ.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 38, 6830; DOI: 10.1002/anie.201000847

метки статьи: #аналитическая химия, #бытовая химия, #нанотехнологии, #химия поверхности