شیمیدانان کوچکترین ذرات در اندازه نانومتری برای تشخیص یون‌های فلزات سنگین در آب را سنتز کردند.
فلزات سنگین در آب با دقت بالاتری قابل شناسایی می‌شوند
دانشمندان دانشگاه سنت پترزبورگ، دانشگاه علوم و فناوری سیریوس و دانشگاه آکادمیک سنت پترزبورگ کوچکترین چارچوب‌های آلی فلزی در اندازه نانو را برای تشخیص یون‌های فلزات سنگین در آب سنتز کرده‌اند. نتایج آزمایش‌ها و توصیف خواص بلورها در مجله Nanomaterials منتشر شده است.
پلیمرهای آلی فلزی یا چارچوب‌های آلی فلزی (MOFs)، بلور‌هایی هستند که از یون‌های فلزی تشکیل شده‌اند که توسط مولکول‌های آلی، یعنی پیوندهای آلی، به هم متصل شده‌اند. غلظت‌های مختلفی از یون‌های فلزی و پیوندهای آلی را می‌توان برای سنتز مواد با ساختار و خواص مختلف استفاده کرد. MOFها به‌طور گسترده برای طراحی حسگرهای الکتروشیمیایی به‌عنوان کاتالیزور واکنش در صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند.
برخی از چارچوب‌های آلی فلزی، MOFهای درخشان هستند. آن‌ها نور ناشی از اشعه ماوراء بنفش یا میدان الکترومغناطیسی را ساطع می‌کنند. MOFهای درخشان به طور فعال به عنوان اجزای LED و ادوات شب‌تاب استفاده می‌شوند. علاوه بر این، از آن‌ها در تشخیص سرطان نیز استفاده می‌شود. MOFهای نورانی نیز به عنوان حسگرهای نوررسان برای آلاینده‌ها استفاده می‌شوند.
شیمیدانان دانشگاه سنت پترزبورگ کوچکترین بلورها در اندازه نانو را با استفاده از روش شیمیایی مرطوب با کمک فراصوت سنتز کردند. آن‌ها با اختلاط آهسته محلول‌های آبی ترفتالات سدیم و کلرید یوروپیوم با استفاده از روش شیمیایی مرطوب با کمک فراصوت، که به شکل یک جامد چندبلوری رسوب می‌کنند، سنتز شدند. فراصوت اختلاط بهتر محلول را تضمین کرده، رشد ذرات را کند نموده، از تجمع ریزذرات جلوگیری کرده و منجر به تشکیل ذرات بسیار کوچک منفرد شد.
دانشمندان ذرات با اندازه‌های مختلف را سنتز کردند. اندازه متوسط ذرات می تواند از ۸ نانومتر تا صدها میکرومتر باشد. امروزه، نانوذرات چارچوب آلی‌فلزی تتراهیدرات تترفتالات (Eu2bdc3·۴H2O) یوروپیوم (III)، کوچکترین بلور‌های MOF مبتنی بر خاک‌های کمیاب در اندازه نانو هستند.
آندری مرشچنکو سرپرست این تحقیق، دانشیار گروه شیمی لیزری در دانشگاه سنت پترزبورگ می‌گوید: «ما انتظار نداشتیم که کاهش دو برابری در غلظت معرف‌ها منجر به کاهش اندازه شود. احتمالاً، این اثر ممکن است ناشی از کمپلکس ۱:۱ یوروپیوم-ترفتالات باشد. این کار می‌تواند روند رشد ذرات را تسریع کند. پیش از این، دانشمندان می‌توانستند ذرات ترفتالات با ابعادی در حد ۴۰ نانومتر یا حتی بیشتر، سنتز کنند. ما موفق به سنتز ذرات با اندازه پنج برابر کوچکتر شدیم.»
با استفاده از این روش می‌توان نانوذرات را با کمک سایر MOFها سنتز کرد. آزمایش‌ها همچنین خاموش شدن انتخابی لومینسانس توسط یون‌های فلزات سنگین را گزارش کردند. در نتیجه، نانوذرات سنتز شده می‌توانند به‌عنوان حسگر برای تشخیص یون‌های فلزات سنگین در آب استفاده شوند.
این کشف پتانسیل ایجاد حسگرهای کارآمد برای نظارت بر یون‌های فلزات سنگین در آب آشامیدنی را دارد. MOFهای درخشان ما محدودیت‌های قابل توجهی کمتری برای تشخیص یون‌های فلزات سنگین نشان می‌دهند. ویکتور نوسف، یکی از نویسندگان مقاله و دانشجوی رشته شیمی در دانشگاه سنت پترزبورگ، گفت: «این امر اندازه‌گیری دقیق‌تر آلاینده‌ها در آب حتی در غلظت‌های بسیار کم را تضمین می‌کند.»
نانوذرات گزارش شده همچنین می‌توانند به‌عنوان حسگرهای درخشان برای تشخیص یون‌های Cu2+, Cr3+ و Fe3+ در آب استفاده شوند.