«Компания, имеющая заброшенный химический завод, который имеет бочки с немаркированными растворителями, или коммунальное предприятие, обеспокоенное загрязнением водоснабжения, сегодня сталкивается с трудоемким процессом идентификации химикатов, прежде чем они смогут начать очистку», — сказал Саймон Хамфри, доцент кафедры химия, руководившая исследованиями. «Это дорого и может занять два или три дня. Теперь мы можем сделать это с помощью быстрого метода на месте — и эта разница может улучшить здоровье людей и снизить загрязнение намного более эффективно».Хамфри представляет себе одноразовые бумажные щупы, покрытые новым материалом. Пользователь окунул бы один в не охарактеризованное вещество и вставил его в ультрафиолетовый (УФ) считыватель.
Основываясь на цветах излучаемого света, устройство будет указывать, какие компоненты, такие как органические растворители, фторид, ртуть и тяжелые металлы, находятся в веществе.Материал, названный PCM-22 и описанный в статье, опубликованной сегодня в журнале Chem, представляет собой кристалл, состоящий из ионов лантаноида и трифенилфосфина. Когда химическое вещество связывается с материалом и на него попадает ультрафиолетовый свет, материал излучает определенные цвета видимого света. Каждое химическое вещество создает уникальную восьмифакторную сигнатуру цвета и яркости, которую можно использовать для идентификации и количественной оценки в не охарактеризованном образце.
По словам Хамфри, после того, как ученые откалибруют датчик на известных образцах, чтобы создать каталог отпечатков пальцев, который можно использовать для идентификации компонентов не охарактеризованных образцов, датчики типа щупа будет относительно просто изготовить. Он и UT Austin имеют совместные патенты на сенсорный материал и на процесс анализа результатов, а Управление коммерциализации технологий UT Austin уже начало работу по лицензированию технологии для компаний.Еще одна полезная особенность PCM-22 заключается в том, что он может различать два типа воды — обычную воду (H2O), с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни, и так называемую тяжелую воду (D2O), используемую в медицинских и исследовательских целях. .В D2O атомы водорода заменяются атомами дейтерия, но, как известно, два типа воды трудно отличить друг от друга, потому что они выглядят и в большинстве случаев ведут себя одинаково химически. Обычно требуется дорогостоящий тест с использованием сложного лабораторного оборудования, называемого лазерным спектрометром, чтобы отличить их друг от друга.
Поскольку новый материал упрощает различение двух типов воды, государственным органам может стать намного проще обнаруживать присутствие радиоактивного загрязнения в питьевой воде или других водоемах, таких как озера и реки. Когда обычная вода взаимодействует с радиоактивным материалом, таким как уран, часть его превращается в тяжелую воду, поэтому повышенный уровень тяжелой воды дает раннее предупреждение о загрязнении радиоактивным материалом.Возможность обнаружения и количественного определения двух форм воды быстро, дешево и по мере необходимости также проложит путь для более доступной и надежной медицинской и исследовательской визуализации, такой как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), для которой требуется тяжелая вода. работать. Для нормальной работы ЯМР эта тяжелая вода должна быть очень чистой, но она легко загрязняется обычной водой из-за влаги из атмосферы.
«Когда вы покупаете тяжелую воду у производителя, она оказывается сверхчистой», — сказал Хамфри. «Но как только вы откручиваете бутылку, атомы водорода из воздуха начинают заменяться атомами дейтерия. Неделю спустя все H смешались с D, и это эффективно разрушает тяжелую воду.
Это обмен, который вы можете». t stop. "Новый материал, который достаточно чувствителен, чтобы определять концентрацию обычной воды до 10 частей на миллион в растворе тяжелой воды, может удешевить и ускорить проверку чистоты этого важного реагента.