ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Otkriven novi materijal za apsorpciju toksina

Novi tip senzora će brže upozoriti radnike, koji se nađu u prostoru opasno zagađenom kemijskim toksinima, kada zračni filteri u njihovim maskama postanu prezasićeni otrovnim tvarima. Radi se o fotonskim kristalima sačinjenim od karbonskih nanovlakna koji mijenjaju boju u trenutku kada se zračni filteri od aktivnog ugljena zasite toksinima. 

U prošlom izdanju znanstvenog časopisa Advanced Materials, tim znanstvenika sa sveučilišta California, San Diego i tvrtke Tyco Electronics, opisuju način na koji su dobili nanovlakna te njihovu moguću primjenu u obliku mikrosenzora posebno osjetljivog na otrovne organske spojeve. 

Zaštita radnika koji se prvi nađu na mjestu nesreće svodi se na upotrebu posebnih maski za disanje sa spremnikom ispunjenim aktivnim ugljenom, tzv. 'gas maski'. Tijekom disanja, zrak zagađen često nepoznatim plinovima, prolazi kroz filtar pri čemu aktivni ugljen apsorbira i onemogućava prolaz toksina. 

Međutim, sa svakim udisajem filtar postaje sve zasićeniji pa polako počinje propuštati sve veće količine opasnih tvari. Zbog lažnog osjećaja sigurnosti, gas maske u tom trenutku mogu uzrokovati više štete nego koristi. Određivanje trenutka u kojem filter prestaje biti upotrebljiv nije nimalo lak zadatak. Prema mjerama sigurnosti koje su trenutačno na snazi, frekvencija promjene filtera određuje se prema vremenu u kojem je filtar bio u upotrebi. 

"Zahvaljujući novim senzorima biti će moguće preciznije odrediti količinu toksina koju je apsorbirao aktivni ugljen u filterima, a pošto karbonska nanovlakna posjeduju ista svojstva kao aktivni ugljen i ona mogu apsorbirati organske toksine",objašnjava Michael Sailor; voditelj istraživačke skupine, inače profesor kemije, biokemije i bioinženjeringa na UC San Diego. 

Michael Sailor i njegov tim uspjeli su organizirati nanovlakna u ponavljajuće strukture koje zajedno čine fotonske kristale posebne po tome što reflektiraju točno određene valne duljine, odnosno boje, svjetlosti. Ljuskice krila Morpho leptira, odgovorne za efekt promjene boje krila, prirodan su primjer takve strukture. Zbog toga ovi senzori, za razliku od aktivnog ugljena, nisu crni već se svjetlost na njima također presijava u svim duginim bojama. Kada vlakna počnu apsorbirati toksine i njihova se boja počinje mijenjati. 

Nacionalni institut za zdravstvenu zaštitu SAD-a, već je dugo u potrazi za takvim tipom senzora. Zahtjeve koje su postavili: male dimenzije uređaja, ekonomičnost i minimalna količina energije potrebne za rad, do sada je bilo teško ispuniti. Senzor zasnovan na karbonskim nanovlaknima je izuzetno tanak, promjera manjeg od promjera poprečnog presjeka vlasi ljudske kose. Ne bi li demonstrirali mogućnost primjene ovog senzora u postojećim gas maskama, Sailorova je skupina uspješno postavila slične fotonske senzore na vrhove optičkih vlakana, promjera poprečnog presjeka manjeg od jednog milimetra. Kristali su toliko osjetljivi da mogu detektirati prisutnost kemijskih spojeva poput toluena, u koncentracijama od svega 1 ppm.

Izvor: University of California - San Diego

Podijeli.