遇见过氧化氢会“发出绿光”!研究人员开发新型纸质传感器

传感器智造师 2022-03-10

过氧化氢传感器科学

903 字丨阅读本文需 3 分钟

印度科学研究所 (IISc) 的研究人员开发了一种纸质传感器,用于检测甚至微量的过氧化氢。这种化学物质广泛用于家庭和保健产品,例如作为消毒剂的洗手液,在火箭燃料中作为推进剂,并且还存在于生物细胞中。

他们使用的技术包括从含有特殊设计分子的溶液中制备水凝胶,用含有过氧化氢的液体处理,然后在直径约 0.45 厘米的薄纸盘上风干。只有在过氧化氢存在的情况下,纸盘才会在紫外灯下发出绿光。发现光的强度与过氧化氢的浓度成正比。

你实际上可以用肉眼看到这种绿色发射(光致发光)。您不需要任何复杂的仪器。你所需要的只是一个简单的紫外线光源。有机化学系博士生、发表在ACS Sensors(“光致发光纸盘上过氧化氢的裸眼检测”)上的该研究的第一作者 Arnab Dutta 解释说。

示意图描述了检测过氧化氢的过程。(图片:阿纳布杜塔)

由于纸盘成本低、可生物降解且易于使用,因此它可以作为资源匮乏环境中的强大工具,甚至用于测试血液等生物体液。有效检测过氧化氢在其他领域也至关重要。例如,基于过氧化物的炸 药可以使用有时用作起始材料的过氧化氢来追踪。

当研究人员使用他们的技术随机测试五个不同的洗手液品牌时,他们发现其中只有三个品牌的过氧化氢含量达到世界卫生组织规定的 0.125%。四分之一的过氧化氢含量似乎远低于 0.125%,而一个的过氧化氢含量几乎为零。

过氧化氢可以通过滴定和其他实验在更大范围内检测到,但这些都很麻烦,需要培训。这种方法很简单,因为它很简单。有机化学系教授、该研究的资深作者 Uday Maitra 说。

Maitra 的实验室一直致力于开发几种“敏化剂”分子,这些分子可以在存在特定化学物质或化合物的情况下开启镧系元素的光致发光。他们之前开发了用于检测绿茶中特定抗氧化剂的纸质传感器——从而测试其质量——以及各种酶的传感器。

他们在这项研究中设计的敏化剂分子使一种称为铽的金属能够在紫外线灯下发出绿光。当敏化剂与掩蔽剂结合时,绿光消失。当将过氧化氢添加到这种组合中时,它会揭开敏化剂分子的面纱,使其再次发出绿色光。梅特拉说,我们设计面具的方式就是思考过程的来源。我们设计的分子非常特别地被过氧化氢所掩盖。

目前,团队正在努力缩短反应时间;如果过氧化氢的浓度较低,则需要更长的时间。Maitra 补充说,他们还在开发一种小型便携式设备,可以以更自动化的方式进行检测。“我们正在与钦奈的一家初创公司保持联系。我们有一些使用 UV LED 和相机制作的原型,用于生成发射、拍照并使用图像处理应用程序来量化过氧化氢的量。”

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