Синтезированы мельчайшие наночастицы для определения тяжелых металлов в воде

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета совместно со специалистами Университета Сириус и Академического университета создали самые маленькие наночастицы металл-органических полимеров, которые позволят определить содержание тяжелых металлов в воде.

Результаты экспериментов и описание свойств полученных частиц были опубликованы в научном журнале Nanomaterials.

Металл-органические полимеры, или металл-органические каркасные структуры (МОКС), — это соединения, в которых ионы металлов связаны между собой органическими молекулами — линкерами. Используя разные комбинации металлов и линкеров, можно получать материалы с различными структурой и свойствами. Сегодня соединения на основе МОКС используются при производстве электрохимических сенсоров, в химической промышленности как катализаторы реакций, а также в качестве присадки к ракетному топливу.

Некоторые соединения являются люминофорами, то есть способны излучать свет под действием ультрафиолета, электромагнитного поля или других возмущений. Люминесцентные МОКС используются для создания экранов мониторов и люминесцентных термометров, а также для диагностики раковых заболеваний. Кроме того, люминофоры могут быть использованы в качестве высокочувствительных сенсоров для обнаружения вредных веществ за счет своих люминесцентных свойств.

Химики СПбГУ синтезировали самые маленькие наночастицы с помощью ультразвука. Для этого на ультразвуковой бане к раствору хлорида европия ученые медленно — буквально по каплям — добавляли раствор терефталата натрия, что приводило к образованию осадка. Ультразвуковые волны в данном случае помогают тщательнее перемешивать раствор, замедляют рост частиц и предотвращают их слипание — все это позволяет сделать соединение более стабильным.

В результате синтеза ученые смогли получить частицы разных размеров: от восьми нанометров до сотен микрон. На текущий момент синтезированные химиками СПбГУ восьминанометровые наночастицы терефталата европия являются самыми маленькими частицами металл-органических каркасных структур редкоземельных элементов.

Мы не ожидали, что уменьшение концентрации реагирующих веществ всего в два раза приведет к уменьшению размера частиц почти в тысячу раз.

Вероятно, такой эффект связан с присутствием в растворе комплекса европий-терефталат в соотношении 1:1, который способствует более быстрому росту числа зародышей кристаллов.

Раньше исследователям удавалось получить наночастицы терефталата европия диаметром 40 нанометров и больше. Мы же синтезировали частицы в пять раз меньше»,

— поделился руководитель исследования, доцент кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ доктор химических наук Андрей Мерещенко.

Разработанный химиками способ синтеза наночастиц вносит большой вклад в нанотехнологию и координационную химию, поскольку дает возможность синтезировать наночастицы из других металл-органических каркасных структур. Во время исследования эксперты СПбГУ также обнаружили, что ионы тяжелых металлов существенно тушат люминесценцию полученных наночастиц, что позволяет использовать их в качестве сенсоров для обнаружения ионов тяжелых металлов в воде.

Это открытие поможет создать эффективные сенсоры для контроля содержания ионов тяжелых металлов в питьевой воде. Чувствительность наших люминофоров немного ниже предельно допустимых концентраций, что позволит точно определить присутствие опасных веществ в воде, причем в малых концентрациях, благодаря размеру наночастиц»,

— рассказал один из авторов работы, обучающийся СПбГУ по направлению «Химия» Виктор Носов.

Полученные учеными наночастицы также могут быть использованы как люминесцентные сенсоры для определения ионов железа, меди и хрома в воде. Содержание этих металлов в воде может быть опасно для человека и животных, поскольку их накопление в тканях организма влияет на метаболизм и может впоследствии приводить к заболеваниям нервной и кровеносной систем, а также желудочно-кишечного тракта. В дальнейшем химики планируют продолжить исследование и заняться созданием экспресс-теста для определения ионов тяжелых металлов в питьевой воде, а также в сточных водах.

Исследование, поддержанное Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 20-33-70025 «Влияние растворителя на динамику роста и строение металл-органических каркасных структур»), проводилось на базе кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ с использованием оборудования ресурсных центров Научного парка СПбГУ, а также в научно-техническом Университете „Сириус“.

02.11.2021


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как быстро отличить настоящее виски от подделки
Как быстро отличить настоящее виски от подделки

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса