Pero detekující nervový plyn a jiné škodlivé výpary

18. srpna 2021  ·  Mgr. Zdeňka Březinová

Vystavení plynům, které nelze cítit, vidět ani jinak smyslově vnímat (typickým příkladem je nervový plyn), může vést k otravě až úmrtí. Schopnost detekovat i další typy výparů (např. těkavé aminy uvolňované ze zkažených potravin) může člověka uchránit například před požitím zkaženého nebo shnilého jídla. Vědci 19. 1. 2021 v odborném časopise ACS Materials Letters představili detektor podobný peru, který mění barvu, jakmile je vystaven škodlivým plynům, a je schopen zaznamenat i velmi malé koncentrace těchto látek.

Jistým řešením této problematiky mohou být fluorescenční senzory, které jsou levné a mohou odhalit stopová množství těchto sloučenin. Některé fluoreskující sloučeniny se však při reakci s plyny shlukují, snižuje se jejich intenzita a jejich výrobní procesy mohou být složité. Další, tzv. fluorofory (emisní fluorogeny vyvolané agregací, AIEgens), produkují při seskupení intenzivnější světlo, většina současných detekčních metod s jejich využitím je ale založena na kapalné bázi a vyžaduje, aby byly plyny před analýzou rozpuštěny v roztoku. Autoři článku Zhe Jiao, Pengfei Zhang, Haitao Feng, Ben Zhong Tang s kolegy tedy chtěli adaptovat AIEgens tak, aby mohly být integrovány do tenkého vlákna. Takto vytvořené ruční zařízení by mělo zareagovat pokaždé, když jeho hrot přijde do kontaktu s konkrétním plynem.

V tomto duchu vědci vytvořili dvě „praktická pera“ na bázi AIEgens, jedno pro identifikaci diethylchlorfosforitanu (DCP) a druhé pro aminy produkované hnilobnou potravou. Nejprve potáhli polymerní vlákna oxidu křemičitého vrstvou sol-gelu (speciální forma gelu umožňující potahování materiálů tenkým ochranným filmem), aby znehybnili AIEgens. Dále přidali na jednu sadu vláken AIEgen, který mění barvu při reakci s DCP, a na druhou sadu vláken AIEgen reagující s aminy. Potažená vlákna poté umístili na konec zařízení podobného peru, uvnitř něhož se nacházel zdroj UV světla.

Při testování hrot senzoru DCP během 30 minut po expozici změnil svou fluorescenci ze žluté na modrou. Špička aminového senzoru měla zpočátku jemnou modrošedou barvu, ale po pěti minutách od kontaktu s těkavými aminovými parami vygenerovala zářivě žluté světlo. Oba senzory se po následném vystavení neutralizujícím výparům vrátily k původnímu odstínu, což dokazuje, že tento proces je reverzibilní. Nakonec bylo pero reagující na aminy úspěšně vyzkoušeno také k rozlišení mezi dvěma vzorky lososa, přičemž jeden byl chlazen a druhý byl ponechán při pokojové teplotě po dobu 48 hodin.

Podle členů vývojového týmu je možno snadno vytvořit další varianty tohoto praktického pera citlivé na celou řadu výparů (dle použitých typů AIEgens). Využití takovýchto zařízení se nabízí například v oblasti bezpečnost potravin, monitorování životního prostředí a v mnoha dalších aplikacích pro ochranu veřejnosti.

Projekt je financován řadou organizací sídlících v čínské provincii Guangdong (Science and Technology Planning Project of Guangdong Province of China, Educational Commission of Guangdong Province of China, the Social Science and Technology Development Project of Dongguan, Guangdong International Cooperation Project, the Science and Technology Plan of Shenzhen atd.).

Zdrojový článek: https://www.rdworldonline.com/handy-pen-lights-up-when-exposed-to-nerve-gas-or-spoiled-food-vapors/

Odkaz na článek v časopise ACS Materials Letters: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett....