Ученые из Тайваня и России создали чувствительный и селективный к ионам меди полимерный материал из производного родамина Б и жидких кристаллов. Сферические частицы изменяли цвет при взаимодействии с ионами меди в растворе. Из 13 исследованных ионов металлов материал селективно взаимодействовал только с ионами меди. По изменению поглощения электромагнитного излучения исследователи могли определять медь в растворах с концентрацией в пять микромоль на литр. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymer Journal.
Низкие содержания металлов обычно определяют методами, которые требуют дорогостоящего оборудования, сложной подготовки проб и высокой квалификации людей, проводящих анализ. С целью упростить количественное определение ионов металлов в различных объектах, ученые разрабатывают сенсоры и новые методы. Часто в качестве чувствительных компонентов в сенсорах на тяжелые металлы используются производные родамина Б.
Цзюй-Сян Лю (Jui-Hsiang Liu) с коллегами из Национального Университета Чен Кун предположили, что при смешении со сферическими жидкими кристаллами молекулы с родаминовыми участками упорядочатся и расположатся на их поверхности, что сделает их доступными для ионов меди. Ученые получили сферические полимерные частицы смешиванием трех мезогенов, которые отвечали за структуру жидких кристаллов, и производных родамина, способных связывать ионы меди, и подействовали ультрафиолетом, инициировав фотополимеризацию материала.
В растворе меди полимерные «бусины» меняли свой цвет со светло-розового на темно-розовый. По степени изменения цвета ученые могли определить медь в растворах. Способность частиц селективно определять ионы меди в смеси с другими ионами металлов изучали с помощью спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях электромагнитного спектра. Из 13 исследованных растворов, только тот, который содержал ионы меди, получил интенсивную окраску после двух часов после добавления синтезированных частиц.
Чтобы проверить применимость материала для анализа растворов с низкими содержаниями меди, ученые поместили раствор с концентрацией ионов в пять микромоль на литр и крупными полимерными частицами между кварцевыми пластинками и зеркалом. Затем регистрировали сигнал от зонда, отражающего ультрафиолетовый и видимый свет.
Жидкокристаллические полимерные частицы можно было использовать повторно до восьми раз, промыв раствором аммиака, который образовывал растворимые комплексные соединения с медью. По словам авторов, разработанные материалы пригодятся для применения в инженерии и экологических исследованиях, где необходим простой способ определения меди в водных растворах.
Жидкие кристаллы реагируют на воздействие электрических полей. Этот свойство позволило американским химикам создать прототип прозрачного материала для стекол самолетов, которое темнело при попадании на него лазерного луча.
Алина Кротова