Новости химической науки > Свет заставит сенсоры очиститься

Исследователям из Италии удалось создать простой и дешевый электрохимический сенсор, который очищает сам себя при освещении ультрафиолетом. Данная система предлагает новый способ создания самоочищающихся электродов, которые могут применяться в огромном количестве практических приложений – от обнаружения загрязнителей в воде до измерения концентрации лекарственных препаратов в крови.

В наши дни большинство химических и биологических сенсоров представляют собой электрохимические устройства. То, что электрохимические методы анализа становятся исключительно популярными, обуславливается преимуществами аналитических методов, основанных на применении электродов. В последнее время исключительную популярность приобретают электроды, содержащие наноматериалы – высокая чувствительность и, как правило, невысокая стоимость таких электродов обуславливается высоким соотношением площади поверхности и объема наносистем.

Рисунок из Analyst, 2015, DOI: 10.1039/c4an02219j

Тем не менее, главным недостатком электродов, созданных с применением наноматериалов, является то, что их сложно поддерживать в чистоте – это обстоятельство ограничивает возможности практического применения таких систем. Так, например, речная вода может содержать компоненты, которые могут необратимо испортить электрохимические сенсоры, сделав невозможным их повторное применение. Аналогично невозможно повторное применение электрохимических наносенсоров, контактировавших с допамином – важным нейротрансмиттером, вовлеченным в болезнь Паркинсона.

Для решения проблемы необратимой порчи электродов Луиджи Фалькиола (Luigi Falciola) и его коллеги из Университета Милана разработали электрохимический сенсор, верхняя фотоактивная поверхность которого состоит из оксида титана; такая поверхность может быть очищена действием ультрафиолета и, таким образом, использована неоднократно. Оксид титана покрывает высокоупорядоченные наночастицы серебра (они-то и являются ядром системы для электрохимического обнаружения аналитов), нанесенные на слой оксида кремния.

Самоочищающиеся поверхности из оксида титана в последнее время становятся обычным явлением – они применяются для изготовления самоочищающихся окон или самоочищающихся покрытий для медицинских инструментов. Очистка таких систем описывается достаточно простых химизмом – ультрафиолет, источником которого может быть и солнечный свет, и искусственные УФ-лампы, инициирует фотокаталитические процессы, которые и способствуют разрушению органических загрязнений. Исследователи из группы Фалькиолы решили применить аналогичный принцип для создания нового сенсора. По словам исследователя, существует ряд примеров самоочищающихся электродов, однако устройство, разработанное химиками из Милана, проще и, вероятно, дешевле в изготовлении.

Во время испытаний было продемонстрировано, что слой оксида титана позволяет не только очистить электрод, но и защищает модифицированные наночастицами электроды от окисления и деградации серебряных элементов. Фалькиола говорит, что новое устройство не подвергается старению, и, при этом, для его очистки нужен лишь ультрафиолет. Исследователь предполагает, что оксид титана может защитить не только наночастицы из серебра, но и другие наносистемы.

Источник: Analyst, 2015, DOI: 10.1039/c4an02219j

метки статьи: #аналитическая химия, #медицинская химия, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #фотохимия, фотокатализ