Аннотация
работе предложен новый тип чувствительного элемента люминесцентной сенсорной системы для определения ионов металлов в водных растворах, представляющий собой пленку гидрофильного полимера, модифицированную люминесцентными ионочувствительными индикаторами. Сенсорный отклик системы возникает вследствие изменения параметров основных характеристик люминесценции – спектра эмиссии, возбуждения и времени жизни люминесценции – в присутствии аналита. В качестве примера, иллюстрирующего перспективность применяемых подходов, представлены результаты определения ионов меди в водных растворах при помощи люминофора 2-(бензоиламино)-3-[4-(диметиламино)фенил]-акриловой кислоты – люмокупферона, внедренного в хитозановую матрицу. Представлены результаты комплексного исследования спектров люминесценции чувствительного элемента в присутствии аналита различной концентрации. Установлено, что воздействие ионов меди приводит к формированию нового люминесцирующего димералюмокупферона и, как следствие, к росту интенсивности люминесценции, сопровождающейся длинноволновым сдвигом ее спектра эмиссии и спектра возбуждения, а также практически трехкратным уменьшением времени жизни люминесценции и изменением характера затухания. Поскольку количество образующихся димеров находится в прямой зависимости от соотношения количества ионов меди к количеству сорбционных центров, сенсорный отклик имеет ярко выраженную концентрационную зависимость, что выражается в увеличении интенсивности люминесценции при повышении концентрации аналита. Рабочий диапазон разработанного чувствительного покрытия составляет 1…300 мкМ, выше которого наступает режим насыщения. Полученные результаты демонстрируют принципиальную возможность организации нового типа люминесцентной сенсорной системы, сенсорный отклик которой формируется путем одновременного анализа основных характеристик люминесценции чувствительного элемента – спектров эмиссии, спектров возбуждения и времени жизни.
Ключевые слова: оптический сенсор, чувствительные покрытия, люминесценция, длинноволновое смещение, спектр возбуждения, время жизни, ионы металлов, биополимер, хитозан, люмокупферон
Список литературы
1. Luminescent chemosensors for transition metal ions / L. Prodi, F. Bolletta, M. Montalti, N. Zaccheroni // Coordination Chemistry Reviews. – 2000. – Vol. 205, N 1. – P. 59–83.
2. A microporous luminescent metal-organic framework for highly selective and sensitive sensing of Cu2+ in aqueous solution / Y. Xiao, Y. Cui, Q. Zheng, S. Xiang, G. Qian, B. Chen // Chemical Communications. – 2010. – Vol. 46, N 30. – P. 5503–5505.
3. Keefe M.H., Benkstein K.D., Hupp J.T. Luminescent sensor molecules based on coordinated metals: a review of recent developments // Coordination Chemistry Reviews. – 2000. – Vol. 205, N 1. – P. 201–228.
4. Koneswaran M., Narayanaswamy R. L-Cysteine-capped ZnS quantum dots based fluorescence sensor for Cu 2+ ion // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2009. – Vol. 139, N 1. – P. 104–109.
5. Microporous metal-organic frameworks with open metal sites as sorbents for selective gas adsorption and fluorescence sensors for metal ions / Y.W. Li, J.R. Li, L.F. Wang, B.Y. Zhou, Q. Chen, X.H. Bu // Journal of Materials Chemistry A. – 2013. – Vol. 1, N 3. – P. 495–499.
6. Lee S.H., Kumar J., Tripathy S.K. Thin film optical sensors employing polyelectrolyte assembly // Langmuir. – 2000. – Vol. 16, N 26. – P. 10482–10489.
7. Wolfbeis O.S. Materials for fluorescence-based optical chemical sensors // Journal of Materials Chemistry. – 2005. – Vol. 15, N 27–28. – P. 2657–2669.
8. Jeronimo P.C.A., Araujo A.N., Montenegro M.C.B.S.M. Optical sensors and biosensors based on sol-gel films // Talanta. – 2007. – Vol. 72, N 1. – P. 13–27.
9. Adhikari B., Majumdar S. Polymers in sensor applications // Progress in Polymer Science. – 2004. – Vol. 29, N 7. – P. 699–766.
10. Anastas P., Eghbali N. Green chemistry: principles and practice // Chemical Society Reviews. – 2010. – Vol. 39, N 1. – P. 301–312.
11. Prodi L. Luminescent chemosensors: from molecules to nanoparticles // New Journal of Chemistry. – 2005. – Vol. 29, N 1. – P. 20–31.
12. Turn-on phosphorescence by metal coordination to a multivalent terpyridine ligand: a new paradigm for luminescent sensors / A. Fermi, G. Bergamini, M. Roy, M. Gingras, P. Ceroni // Journal of the American Chemical Society. – 2014. – Vol. 136, N 17. – P. 6395–6400.
13. Liu Z., He W., Guo Z. Metal coordination in photoluminescent sensing // Chemical Society Reviews. – 2013. – Vol. 42, N 4. – P. 1568–1600.
14. Recent advances in luminescent heavy metal complexes for sensing / D.L. Ma, V.P.Y. Ma, D.S.H. Chan, K.H. Leung, H.Z. He, C.H. Leung // Coordination Chemistry Reviews. – 2012. – Vol. 256, N 23. – P. 3087–3113.
15. Analyses of the ammonia response of integrated gas sensors working in pulsed mode / A.M. Ruiz, X. Illa, R. Diaz, A. Romano-Rodriguez, J.R. Morante // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2006. – Vol. 118, N 1. – P. 318–322.
