La presenza di ioni metallici può estinguere la luminescenza delle strutture metallo-organiche basate sull'UE. Credito:SPbU
Gli scienziati dell'Università di San Pietroburgo, della Sirius University of Science and Technology e dell'Università accademica di San Pietroburgo hanno sintetizzato le più piccole strutture metallo-organiche di dimensioni nanometriche per rilevare gli ioni di metalli pesanti nell'acqua. I risultati e gli esiti degli esperimenti e la descrizione delle proprietà dei cristalli sono pubblicati in Nanomateriali .
I polimeri metallo-organici, o strutture metallo-organiche (MOF), sono cristalli composti da ioni metallici interconnessi da molecole organiche, cioè leganti organici. Varie concentrazioni di ioni metallici e leganti organici possono essere utilizzate per sintetizzare materiali con diverse strutture e proprietà. I MOF sono ampiamente utilizzati per progettare sensori elettrochimici come catalizzatori di reazione nell'industria chimica o additivi per propellenti.
Alcuni dei MOF sono MOF luminescenti. Emettono luce causata da raggi UV, campi elettromagnetici o altri disturbi. I MOF luminescenti vengono utilizzati attivamente come componenti LED e termometri luminescenti. Inoltre, sono usati nella diagnosi del cancro. I MOF luminescenti vengono utilizzati anche come sensori luminescenti per gli inquinanti.
I chimici dell'Università di San Pietroburgo hanno sintetizzato i più piccoli cristalli di dimensioni nanometriche con il metodo della chimica umida assistita da ultrasuoni. Sono stati sintetizzati mediante una lenta miscelazione di soluzioni acquose di sodio tereftalato ed europio cloruro utilizzando il metodo chimico umido assistito da ultrasuoni, precipitato sotto forma di un solido policristallino. L'ultrasonicazione ha assicurato una migliore miscelazione della soluzione, ha rallentato la crescita delle particelle, ha impedito l'aggregazione delle microparticelle e ha portato alla formazione di singole microparticelle.
Foto di microparticelle. Credito:SPbU
Gli scienziati hanno sintetizzato particelle di varie dimensioni. La dimensione media delle particelle può essere uguale a 8 nm fino a centinaia di micrometri. Oggi, l'europio (III) tereftalato tetraidrato segnalato (Eu2 bdc3 ·4H2 O) le nanoparticelle di strutture metallo-organiche sono i più piccoli cristalli MOF a base di terre rare di dimensioni nanometriche.
"Non ci aspettavamo che una doppia diminuzione della concentrazione di reagenti potesse portare a una riduzione delle dimensioni per diversi ordini. Presumibilmente, questo effetto potrebbe essere dovuto al complesso europio-tereftalato 1:1. Ciò può accelerare il processo di crescita delle particelle. In precedenza , gli scienziati potrebbero sintetizzare particelle di tereftalato di dimensioni nanometriche pari a 40 nm o anche più. Siamo riusciti a sintetizzare particelle con dimensioni cinque volte inferiori", ha affermato il capo della ricerca, professore associato presso il Dipartimento di chimica laser di San Pietroburgo Università e dottore in chimica Andrey Mereshchenko.
Il metodo sviluppato per sintetizzare le nanoparticelle può dare un contributo positivo alla nanotecnologia e alla chimica di coordinamento. Usando questo metodo, possiamo sintetizzare nanoparticelle da altri MOF. Gli esperimenti hanno anche riportato l'estinzione selettiva della luminescenza da parte di ioni di metalli pesanti. Di conseguenza, le nanoparticelle sintetizzate possono essere utilizzate come sensori per rilevare gli ioni di metalli pesanti nell'acqua.
"Questa scoperta ha il potenziale per sviluppare sensori efficienti per monitorare gli ioni di metalli pesanti nell'acqua potabile. I nostri MOF luminescenti dimostrano limiti di rilevamento significativamente più bassi sugli ioni di metalli pesanti. Ciò garantirà misurazioni più accurate degli inquinanti nell'acqua, anche in piccole concentrazioni". ha affermato Viktor Nosov, coautore dell'articolo e studente di Chimica all'Università di San Pietroburgo.
Le nanoparticelle riportate possono anche essere utilizzate come sensori luminescenti per rilevare Cu 2+ , Cr 3+ e Fe 3+ ioni nell'acqua. La presenza di questi metalli nell'acqua rappresenta una minaccia per gli esseri umani e gli animali. L'accumulo di metalli pesanti nel corpo può influenzare il metabolismo umano e portare a malattie del sistema nervoso, malattie vascolari e disturbi digestivi. I chimici stanno pianificando di continuare la ricerca e sviluppare un test rapido per rilevare gli ioni di metalli pesanti nell'acqua potabile e nei rifiuti. + Esplora ulteriormente
