New optical sensors can easily detect heavy water — ABC Chemicals

Колориметрические испытания могут найти применение в ЯМР, фотоакустике и контроле качества.

New optical sensors can easily detect heavy water - ABC Chemicals

Исследователи разработали новый способ отличить воду от оксида дейтерия (D2O), используя простые органические молекулы в качестве изменяющих цвет оптических датчиков. Тяжелая вода имеет немного более высокий pH, чем вода, и химики из Университета Сычуань в Китае воспользовались этим, идентифицируя набор чисто органических хромофоров, которые могут обнаружить тонкую разницу.1

«Оксид дейтерия является обычным дейтерированным растворителем в нашей лаборатории», — объясняет Сюцзюнь Чжэн, который возглавлял исследовательскую группу вместе с Чжиюнь Лу. В экспериментах по ЯМР мы наблюдали, что из-за загрязнения воды чистота D2O часто меняется в разных партиях. Это вызвало наш интерес к разработке более простого метода определения чистоты тяжелой воды ».

Группа, которая ранее работала над подобными органическими оптическими датчиками для обнаружения ионов фтора,2 решили искать молекулы с точными значениями кислотности для отображения различных оптических реакций при воздействии воды и оксида дейтерия. «Разница в pH воды и тяжелой воды известна, но приятно видеть, как это свойство теперь используется для разработки новых оптических датчиков», — говорит Алиса Солда, эксперт по методам функциональной визуализации в Техническом университете Мюнхена. , Германия, которая не участвовала в исследовании. Сольда также впечатлен чувствительностью датчиков: «[Это] весьма примечательно. Они способны обнаружить [частей на миллион] тяжелой воды ».

В присутствии тяжелой воды гидроксильная группа в органических сенсорах депротонирует, образуя анионные частицы совершенно другого цвета. Некоторые из изученных молекул вызывают явное изменение цвета, которое можно заметить непосредственно под видимым светом. В других случаях ультрафиолетовый свет необходим, чтобы определить разницу. «Но это все еще довольно просто, вам просто нужно поместить флакон под ультрафиолетовую лампу», — объясняет Солда. «Авторы проделали очень тщательную работу, характеризуя различные хромофоры и их спектральные свойства при различном процентном содержании тяжелой воды», — добавляет она.

Новая техника также дешевле, быстрее, проще в обращении и более экологична, чем существующие, для которых обычно требуется сложное в эксплуатации оборудование и специализированные техники, или используются датчики на основе дефицитных элементов, таких как индий, галлий или лантаноиды. «Наши датчики могут быть адаптированы благодаря рациональному дизайну, а их свойства могут быть легко оптимизированы под наши потребности», — говорит Лу. «Хотя некоторые из наших решений ограничены лабораторным синтезом в небольших масштабах, один из наших зондов основан на 5-аминофлуоресцеине, который можно приобрести с относительно низкой стоимостью». Солда соглашается: «Органические датчики действительно дешевле, и их считывание очень быстрое и легкое для понимания».

Эти датчики из оксида дейтерия не только используются для проверки качества тяжелой воды в экспериментах по ЯМР, но также могут найти применение в фотоакустике, неинвазивной технике визуализации, которая становится все более популярной в медицинской диагностике, которая использует тяжелую воду в качестве «контраста», поскольку его более высокой массы. И поскольку эти быстрые зонды «весьма удобны, […] они могут легко найти применение в процессах контроля качества установок с тяжелой водой», — говорит Лу.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *