Международная коллаборация бельгийских, немецких и голландских исследователей разработала анализатор запахов, который позволит обнаруживать пестициды и нервно-паралитические газы в низких концентрациях. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Science.
Самый известный и распространённый анализатор запахов — алкотестер. Когда водитель дышит в мундштук, химический сенсор определяет количество алкоголя в выдыхаемом воздухе. Химическая реакция преобразуется в электронный сигнал, и тестер выводит результат измерений на экран. Обнаружить алкоголь просто, потому что химическая реакция специфична, а концентрация газа высока. Но многие газы представляют собой сложные смеси молекул в очень низких концентрациях. Создать «электронный нос», который позволит их распознать — непростая задача.
Учёные разработали высокочувствительный анализатор запахов на основе металлоорганических каркасных структур (metal-organic frameworks, MOFs). «MOFs похожи на микроскопические губки, — объясняет Иво Стассен (Ivo Stassen), один из авторов исследования. — Своими крошечными порами они могут поглощать большие количества газа».
«Мы создали металлоорганическую каркасную структуру, которая абсорбирует фосфонаты, содержащиеся в пестицидах и нервно-паралитических газах, — говорит Стассен. — Это означает, что с её помощью можно обнаружить следы химического оружия, например, зарина или остатки пестицидов в продуктах питания. Этот MOF — самый чувствительный на данный момент газоанализатор этих опасных веществ. Мы проводили измерения совместно с лёвенским нанотехнологическим исследовательским центром ИМЕК. Концентрации, с которыми мы имеем дело, крайне низкие: миллиардные доли — капля воды в олимпийском бассейне — и триллионные доли».
Новый химический сенсор легко встраивается в существующие электронные устройства. «К примеру, MOF можно накладывать тонкой плёнкой поверх электронных схем, — говорит член научной группы профессор Роб Амелот (Rob Ameloot). — Поэтому газоанализатором для поиска пестицидов и нервно-паралитического газа несложно оборудовать смартфон».
Теперь исследователи намерены найти другие способы применения нового устройства. «MOF измеряют очень низкие концентрации, поэтому с их помощью можно было бы анализировать дыхание пациента и диагностировать рак лёгких и множественный склероз, — добавляет Амелот. — Определять, не испортилась ли еда по характерному запаху продукта или отличать поддельное вино от оригинала. Другими словами, у этой технологии широкая сфера применения».
Металлоорганические каркасные структуры — это соединения, состоящие из ионов металлов или кластеров, соединённых между собой жёсткими органическими молекулами, таким образом, чтобы формировались пористые одно-, двух- или трёхмерных структуры.
