Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния – высокочувствительный аналитический метод для определения сверхнизких концентраций, позволяющий получать характерную картину колебаний атомов в веществе. Он работает как своеобразный «отпечаток пальца», благодаря чему по базам данных можно определять анализируемое соединение.
Существенным ограничением метода является то, что ряд веществ, в том числе токсичных в очень низких концентрациях, из-за особенностей строения для него буквально невидим. Чтобы сделать такие соединения «видимыми», авторы впервые предлагают изменять структуру анализируемых соединений с помощью окисления.
Для этого ими был разработан чип-фотокатализатор, способный за счет поглощенного света превращать молекулы кислорода из окружающей среды в сильный окислитель – синглетный кислород. Водную пробу с добавленными для усиления сигнала наночастицами серебра сначала окисляют на поверхности чипа, а затем анализируют при помощи данного метода.
Чип - очень тонкая пленка толщиной 2 нм, состоящая из синтетического красителя фталоцианината цинка, отвечающего за поглощение света и активацию кислорода, и оксида графена, который удерживает фталоцианин на чипе и защищает его от саморазрушения, забирая излишки энергии. Запуск окисления с помощью света позволяет избежать добавления соединений-активаторов, присутствие которых осложнило бы анализ. Таким образом, сам материал чипа делает анализ простым и быстрым.
«Предложенная сенсорная система расширяет применимость спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния и может лечь в основу портативных устройств для экспресс-анализа, не требующего специальной пробоподготовки. Миниатюрные спектрометры размером со смартфон уже сейчас можно купить. На очереди стоит разработка программного обеспечения для расшифровки результатов, которая может быть реализована с помощью технологий искусственного интеллекта», – рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Мария Калинина, доктор химических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН.
По материалам: Graphene Oxide/Zinc Phthalocyanine Selective Singlet Oxygen Visible-Light Nanosensor for Raman-Inactive Compounds. Alexandra I. Zvyagina, Olga A. Shiryaeva, Evgenia Yu. Afonyushkina, Olesya O. Kapitanova, Alexey A. Averin, Ilya D. Kormschikov, Alexander G. Martynov, Yulia G. Gorbunova, Irina A. Veselova, and Maria A. Kalinina. Small Methods 2024, 2401420. DOI: 10.1002/smtd.202401420
В других источниках:
Информационное агентство ТАСС. Наука 26/12/2024
Научно-информационный портал «Поиск». Новости Науки 26/12/2024
Сетевое издание Информационное агентство «ЭкоПравда» 26/12/2024