Специалисты Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН улучшили широко известные соединения, которые используют для обнаружения вредных или взрывчатых веществ, контроля сточных вод в промышленности и других целей. За счет добавления фрагментов органических соединений ученым удалось создать пуш-пульную флуорофорную систему (при необходимости либо начинает светиться, либо наоборот — тухнет) — молекулы с высокой интенсивностью свечения, широким диапазоном цвета и крайне высокой чувствительностью. У модифицированных соединений значительно выросла эффективность свечения (квантовый выход люминисценции), поясняют ученые. Некоторые соединения показали значения эффективности вплоть до 58 %.
«Целью нашей работы было получить пуш-пульные флуорофоры посредством модификации существующих соединений, а также изучить их фотофизические свойства. В итоге мы продумали метод получения целевых соединений, экспериментально и теоретически показали их работу, изучили кинетику, механизм тушения. И показали, что подобные молекулы могут стать эффективной платформой для разработки сенсоров для нитроароматических соединений, что актуально в сферах антитеррористической безопасности, криминалистике (обнаружение взрывчатых веществ), а также в промышленной безопасности, экологии (контроль сточных вод)», — рассказывает соавтор работы, инженер-исследователь лаборатории органического синтеза УрФУ Ярослав Штайц.
Обычно из таких веществ создают сенсоры, реагирующие на металлы, но модификация уральских химиков позволяет создавать из них сенсоры для обнаружения нитроароматики (пикриновой кислоты). Интересны они и с точки зрения практического использования (экономически целесообразны), и с точки зрения простоты синтеза, добавляют ученые.
«Особенность наших соединений в том, что обычно они рассматриваются как сенсоры на катионы металлов за счет координационных связей. Мы же показали, что при определенной модификации они могут быть и сенсорами на нитроароматические соединения за счет другого типа взаимодействий и, что самое важное, — показали, что их эффективность в этом не уступает аналогам», — констатирует Ярослав Штайц.
В планах исследователей — изучить отклик соединений (свечение, интенсивность и др. параметры) на такие распространенные компоненты взрывчатых веществ, как динитротолуол и тринитротолуол.
Справка
Флуоресцентные методы обнаружения нитроароматических соединений являются современными и удобными альтернативами традиционным методам, таким как газовая хроматография, рамановская спектроскопия, рентгеновская дифракция, электрохимические процедуры и др. Отличие флуоресцентных систем в том, что их относительно просто синтезировать и модифицировать, они растворяются в обычных органических растворителях, ярко светят. При этом люминесцентные свойства можно настраивать.
Отметим, описание новых систем исследователи опубликовали в Journal of Photochemistry & Photobiology, A: Chemistry. Работу поддержал Российский научный фонд (грант № 23-73-10050).