Уникально чувствительные и селективные сенсоры улавливают из воздуха малейшие примеси фенола и быстро определяют концентрацию этого опаснейшего вещества.

Воздух наших городов, увы, особой свежестью не отличается. Трубы предприятий продолжают ды­мить. Так что жителям некоторых мест пребывания «большой химии» впору бежать, куда глаза глядят. Вместе с дымом мы вдыхаем всю таблицу элементов имени незабвенного Менделеева и многочисленные органические соединения. Да еще и рвануть может в любой день, ведь от аварий никто не застра­хован.

Особенно опасен фенол, действующий на центральную нервную систему человека как нервно-паралитическое от­равляющее вещество.

При нашей безалаберности трудно сказать, где таится опас­ность.

Доктор химических наук Татьяна Анатольевна Кучменко и ее коллеги по Воронежской государс­твенной технологи ческой академии уже давно искали наиболее надежные способы определения концен­трации вредных веществ в воздухе. Разрабатывать различные сенсоры на основе пьезоэлектрических кварцевых резонаторов начали не сколько лет назад под руководством одного из крупнейших воронеж­ских химиков-аналитиков профессора Я.И. Коренмана. Резонатор — это тонкая пластина кварца, на поверхность которой нанесен слой материала, ко­торый селективно поглощает из воздуха те или иные вещества. Причем нужна такая пленка, чтобы в ней «застревали» только молекулы искомого вещества, а все остальные — нет.

Далее под действием приложенного напря­жения пластина резонатора колеблется с опре­деленной частотой, кото рая зависит от массы как самой пластины (она не меняется), так и от массы нанесенного покрытия. Очевидно, чем больше иско­мого вещества «захватила» пленка, тем она тяжелее. И тем сильнее изменится частота колебаний пла­стины. Отсюда и возможность фактически взвесить едва ли не считанные количества по павших в слой покрытия молекул.

Для каждого нового анализируемого соедине­ния материал покрытия нужно создавать заново в зависимости от физико-химических характеристик того вещества, концентрацию которого следует оп­ределять с помощью данного сенсора. Но воздух, особенно городской — сложная смесь компонентов, в том числе с похожими по строению, но разными по воздействию на человека, свойствами. Нужна селективность.

Однажды химики решили использовать в сен­сорах биологически активные материалы и начали с грибов. Дело в том, что в саратовском Инсти­туте биохимии и физиологии растений и микро­организмов РАН на пробу воронежским химикам дали именно препарат измельченных в порошок вешенок. Наверное, многие гурманы лакомились этими грибочками, в жареном виде они не уступают шампиньонам.

Настырные химики пробовать на вкус препарат не стали, а начали различными растворителями из­влекать из него те или иные соединения и их смеси, а затем добавлять в состав чувствительной пленки вышеупомянутых сенсоров. А дальше проверяли, как такие добавки влияют на работу сенсора.

Результат буквально ошеломил. Оказалось, что некоторые экстракты позволяли до биться фантасти­ческой чувствительности и селективности его откли­ка! Сенсор не мог ли «обмануть» никакие, даже очень похожие по молекулярной структуре вещества: он «видел» только фенол, не замечая всего осталь­ного. При чем, даже в низкой концентрации, около трех микро граммов в кубометре, что со ответствует среднесуточному предельно-допустимому значе­нию для воздуха помещений.

Начали проверять и другие органические со­единения. Выяснилось, что пленка из силиконового масла легко вычисляет количество изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов. А если электроды пьезоэлектрического резонатора модифицировать пленкой на основе прополиса, можно определять процент органических токсических веществ (фенола, толуола, бен зола).