Композитні плівкові структури з флуорофорами та квантовими точками CdTe для селективного флуоресцентного виявлення молекул аміаку наднизької концентрації
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.7.442Ключові слова:
амiак, квантовi точки, сенсорнi плiвки, кумариновий барвникАнотація
В роботi наведено результати синтезу та дослiдження спектрально-флуоресцентних характеристик газосенсорних плiвкових композитних структур на основi етиленвiнiлацетату, мiкропористого силiкатного сорбенту SiO2, колоїдних квантових точок СdTe та флуоресцентно активних барвникiв групи кумаринiв. Виявлено пiдсилення iнтенсивностi флуоресценцiї спиртового розчину барвника кумарин 7 при додаваннi розчину колоїдних квантових точок СdTe (λ = 530 нм) за рахунок ферстерiвського безвипромiнювального перенесення енергiї. Експериментально встановлено, що синтезованi газосенсорнi структури мають флуоресцентний вiдгук на молекули леткого амiаку в парогазовiй пробi в слiдових концентрацiях (0,5–10 ppm). Створений газосенсорний матерiал демонструє здатнiсть вiдновлювати початковi сенсорнi властивостi по завершеннi кожного вимiрювального циклу. Запропонованi нами полiмернi структури мають перспективнiсть при їх використаннi в ролi чутливих елементiв флуоресцентних сенсорiв слiдових концентрацiй амiаку у повiтрi.
Посилання
1. J. Hunt. Exhaled breath condensate: an evolving tool for non-invasive evaluation of lung disease. J. Allergy Clin. Immun. 110, 28 (2002).
https://doi.org/10.1067/mai.2002.124966
2. Ti-Wen Sung, Yu-Lung Lo. Ammonia vapor sensor based on CdSe/SiO2 core-shell nanoparticles embedded in sol-gel matrix. Sensor Actuat. B 188, 702 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.07.040
3. C. Preininger, G.J. Mohr, I. Klimant, O.S. Wolfbeis. Ammonia fluorosensors based on reversible lactonization of polymer-entrapped rhodamine dyes, and the effects of plasticizers. Anal. Chim. Acta. 334, 113 (1996).
https://doi.org/10.1016/S0003-2670(96)00269-3
4. M. Phillips, K. Gleeson, J.M. Hughes, J. Greenberg, R.N. Cataneo, L. Baker, W.P. Mc.Vay. Volatile organic compounds in breath as markers of lung cancer: A crosssectional study. Lancet 353, 1930 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(98)07552-7
5. B. Timmer, W. Olthuis, A. van den Berg. Ammonia sensors and their applications-a review. Sensor. Actuat. B 107, 666 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.snb.2004.11.054
6. N.T. Brannelly, J.P. Hamilton-Shield, A.J. Killard. The measurement of ammonia in human breath and its potential in clinical diagnostics. Crit. Rev. Anal. Chem. 46, 1930 (2016).
https://doi.org/10.1080/10408347.2016.1153949
7. V.P. Mitsai, A.G. Misyura, S.V. Kryvets, Ya.P. Lazorenko. Fluorescenсе properties of complexes of coumarin derivatives/CdTe quantum dots under interaction with ammonia molecules in microconcentrations. J. Nano-Electron. Phys. 8, 04032 (2016).
https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(1)).04032
8. NIOSH Manual of Analytical Methods. 4th edition. Edited by P.M. Ellen, M.E. Cassinell (СВС NIOSH, 1994).
9. H.M. Baker, K.F. Alzboon. Spectrophotometric determination of ammonia using ninhydrin assay and kinetic studies. Eur. J. Chem. 6, 135 (2015).
https://doi.org/10.5155/eurjchem.6.2.135-140.1178
10. N.M. Mule, D.D. Patil, M. Kaur. A comprehensive survey on investigation techniques of exhaled breath (EB) for diagnosis of diseases in human body. Inform. Med. Unlock. 26, 100715 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.imu.2021.100715
11. С. Wang, Р. Sahay. Breath analysis using laser spectroscopic techniques: Breath biomarkers, spectral finger-prints, and detection limits. Sensors-Basel 9, 8230 (2009).
https://doi.org/10.3390/s91008230
12. V.A. Klymenko, D.N. Kryvorotko. Exhaled air analysis as a marker of biochemical processes in the body. Child's health (Zdorov'e rebenka) 28, (2011) (in Russian).
13. B. Timmer, W. Olthuis, A. Berg. Ammonia sensors and their applications - a review. Sensor. Actuat. B 107, 666 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.snb.2004.11.054
14. C. Imawan, F. Solzbacher, H. Steffes, E. Obermeier. Gassensing characteristics of modified-MoO3 thin films using Ti-overlayers for NH3 gas sensors. Sensor. Actuat. B 64, 193 (2000).
https://doi.org/10.1016/S0925-4005(99)00506-7
15. A. Lobnik, M. Turel, S.K. Urek. Optical chemical sensors: design and applications. In: Advances in Chemical Sensors. Edited by Wen Wang (IntechOpen, 2012), Chap. 1.
16. Xi Li, Zheng Li, Ying-Wei Yang. Tetraphenylethyleneinterweaving conjugated macrocycle polymer materials as two-photon fluorescence sensors for metal ions and organic molecules. Adv. Mater. 30, (2018).
https://doi.org/10.1002/adma.201800177
17. A.C. Sedgwick, L. Wu, H.-H. Han, S.D. Bull, X.-P. He, T.D. James, J.L. Sessler, B.Z. Tang, H. Tian, J. Yoon. Excited-state intramolecular proton-transfer (ESIPT) based fluorescence sensors and imaging agents. Chem. Soc. Rev. 47, 8842 (2018).
https://doi.org/10.1039/C8CS00185E
18. V.P. Mitsai, Ya.P. Lazorenko, A.G. Misyura, S.O. Mamilov. Gas-sensing fluorescent nanostructured composites with coumarin dyes and CdTe semiconductor nanoparticles for non-invasive medical diagnostics. Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 19, 941 (2021).
https://doi.org/10.15407/nnn.19.04.941
19. Xiyun Zhan, Yanjun Liu, Fei Wang, Dongyu Zhao, KunLin Yang, Dan Luo. A highly sensitive fluorescent sensor for ammonia detection based on aggregation-induced emission luminogen-doped liquid crystals. Soft Matter 18, 7662 (2022).
https://doi.org/10.1039/D2SM00568A
20. M. Maierhofer, V. Rieger, T. Mayr. Optical ammonia sensors based on fluorescent aza-BODIPY dyes-aflexible toolbox. Anal. Bioanal. Chem. 412, 7559 (2020).
https://doi.org/10.1007/s00216-020-02891-3
21. Xuelian Liu, Min Ye, Fangyuan Lin, Ling-ou Yang, Jie Lin, Yaqi Jiang, Dongjie Tian, Xi Chen. Fluorescence sensing of ammonia in water using lead-free perovskite Cs2AgInCl6 : Bi. Microchem. J. 192, 108913 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.108913
22. Yuhang Qian, Jiani Li, Mingyang Ji, Jundan Li, Anan Liu, Dongge Ma, Yaohui Zhu. Fluorescence sensing of picomolar ammonia by covalent organic framework. Preprint available on ChemRxiv (2022).
23. J.N. Kamp, L.L. Sorensen, M.J. Hansen, T. Nyord, A. Feilberg. Low-cost fluorescence sensor for ammonia measurement in livestock houses. Sensors 21, 1701 (2021).
https://doi.org/10.3390/s21051701
24. Wanting Yang, Wenlin Feng, Xiaozhan Yang, Hongliang Chen, Ying He, Dashen Deng, Zhiqing Peng. Optical ammonia sensor based on ZnO : Eu2+ fluorescence quenching nanoparticles. Z. Naturforsch. A 73, 781 (2018).
https://doi.org/10.1515/zna-2018-0244
25. Guangjie Song, Di Jiang, Jianchang Wu, Xiangzhong Sun, Mengyu Deng, Lei Wang, Changxiang Hao, Jiayan Shi, Hongtian Liu, Yanqing Tian, Meiwan. An ultrasensitive fluorescent breath ammonia sensor for noninvasive diagnosis of chronic kidney disease and helicobacter pylori infection. Chem. Eng. J. 440, 135979 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135979
26. С.A. Parker. Photoluminescence of Solutions: With Applications to Photochemistry and Analytical Chemistry (Elsevier, 1968) [ISBN: 0444407634, 9780444407634].
27. N.M. Vyhnan, O.V. Kopach, H.M. Okrepka, Yu.B. Khalavka. Non-radiative resonant energy transfer from cadmium telluride quantum dots to silver nanoparticles in aqueous solution. Chernivtsi University Scientific Herald: Chemistry 640, 114 (2013).
28. R.E. Bailey, A.M. Smith, S. Nie. Quantum dots in biology and medicine. Physica E 25, 1 (2004).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
