Ученые Университета «Сириус» совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета и Академического университета им. Алферова РАН создали самые маленькие наночастицы металл-органических полимеров, с помощью которых можно определить содержание тяжелых металлов в воде. На их основе будут созданы экспресс-тесты для проверки качества питьевой воды на содержание опасных для здоровья животных и человека соединений.
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 синтезировали самые маленькие наночастицы с помощью ультразвука. В результате синтеза удалось получить частицы разных размеров: от восьми нанометров до сотен микрон. На текущий момент синтезированные наночастицы терефталата европия являются самыми маленькими частицами металл-органических каркасных структур редкоземельных элементов.
По словам исследователей, полученные наночастицы могут быть использованы для анализа питьевой воды и сточных вод на предмет наличия солей тяжелых металлов. А также для создания новых материалов, которые найдут применение в аналитической химии для обнаружения малых концентраций вредных соединений, в биологии — как люминесцентные маркеры для изучения клеточных процессов, в медицине — для диагностики заболеваний, в микроэлектронике — для создания новых типов светодиодов, экранов телефонов и компьютеров.
Исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-33-70025 «Влияние растворителя на динамику роста и строение металл-органических каркасных структур»). Результаты экспериментов и описание свойств полученных частиц опубликованы в научном журнале Nanomaterials.
