Бразильские химики под руководством Вендерсона де Сильвы озаботились проблемой отсутствия недорогих но функциональных спектрофотометров на рынке лабораторного оборудования. Результатом их изысканий стал бюджетный прибор (чуть больше 20 долларов США), способный изучать не только спектры поглощения и испускания, но и спектры флуоресценции. О том, каким образом им удалось этого достичь, читаем ниже.
В качестве светоприемника ученые-изобретатели использовали обычную веб-камеру Philips, модифицировали ее - удалили ИК-фильтр, а для разложения электромагнитного излучения в спектр взяли дифракционную решетку (1000 штрихов на миллиметр). Снаружи была сделана оптическая щель 0,5 мм, сразу за щелью расположено кюветное отделение. Источник света располагался снаружи. В зависимости от метода исследования использовали либо вольфрамовую лампу 21 Вт (для снятия спектров пропускания), либо лазерную указку с длиной волны излучения 405 нм (для изучения спектров флуоресценции).
Для отображения и обработки информации спектрофотометр подключали к ноутбуку с помощью ПО, которое можно найти в открытом доступе - Theremino Spectrometer.
В итоге получился спектрометр, который хорошо работает в видимом диапазоне (разрешение составило 0,8 нм), и флюориметр в одном устройстве. Устройство было откалибровано относительно коммерческого спектрометра и было готово к работе.
Ниже на рисунке сравниваются спектры, полученные самодельным устройством и коммерческим прибором.
При помощи такой модификации исследователям удалось не только получить спектры флуоресценции некоторых растительных пигментов, но и измерить концентрацию хинина в тонизирующем напитке.
Как видно из графика, коэффициент детерминации (r^2) калибровочной кривой составил 0,98. Мало это или достаточно? Одно можно сказать точно: для валидации количественных аналитических методов при анализе лекарственных средств (согласно Государственной фармакопее РФ, European Pharmacopoeia) достаточно коэффициента корреляции (r) 0,99. Что ж, квадратный корень из 0,98 - как раз 0,99.
Таким образом, за небольшие деньги каждый может собрать себе такой многофункциональный прибор - и спектрофотометр и флуориметр в одной коробке. Свои заслуги авторы данного изобретения довольно подробно описали в своей статье в Journal of Chemical Education. Данный пример можно, например, использовать в проектной деятельности учащихся школы или вуза.