利用太阳能技术探测化学战剂和杀虫剂

  为了解决危险问题,澳大利亚科学家采用了最先进的太阳能电池组件,以设计一种基于光的快速,致命的毒素检测系统。

  虽然国际上禁止使用化学战剂,例如硫芥子气(更好地称为芥子气),但我们的确在农业,工业和整个日常生活中依赖其他严格管制的化学物质,包括诸如甲基碘的熏蒸剂,用于控制昆虫和真菌。错误地使用这些熏蒸剂或对熏蒸剂的使用不正确可能会对人体造成伤害并破坏臭氧层。

利用太阳能技术探测化学战剂和杀虫剂

  因为它是隐形的并且没有气味,所以很难说出是否存在危险量的甲基碘,而到目前为止,最好的测试方法是在实验室中使用昂贵的,复杂的设备,这在许多情况下都是不实际的。实际设置。已经尝试了一些更便宜,更轻便的检测方法,但是它们的灵敏度不足,并且花费了很长时间才能得出结果。

  现在,由ARC卓越科学中心(ARC)进行的研究发现了一种通过颜色变化检测甲基碘的方法,这是首次实现了实际使用所必需的准确性,灵活性和速度。重要的是,这种新的传感机制具有足够的通用性,可用于检测各种熏蒸剂和化学战剂。

  研究人员与澳大利亚国家科学机构CSIRO和国防部合作,借用了一些用于改善太阳能的新技术-一种基于钙钛矿结构的合成纳米晶体-并将其转变为一种检测方法。

  他们的方法基于以下事实:这些高度荧光的纳米晶体会与熏蒸剂发生反应,从而改变其发出的光的颜色。碘甲烷的存在会导致纳米晶体的发射从绿色变为黄色,然后变为橙色,红色,最后变为深红色,具体取决于熏蒸剂的数量。

  莫纳什大学的主要作者尹文平博士说:“钙钛矿纳米晶体被证明是一种非常有效的发光体。”

  “在这里,我们证明了甲基碘可以与这类钙钛矿反应,并且在简单的化学活化步骤后即可非常迅速地反应。至关重要的是,该活化步骤将传感器的响应时间从几小时缩短到了几秒钟。”

  在此过程中,当形成纳米晶体的离子暴露于由化学反应触发的甲基碘中时,它们会迅速变化。

  该反应涉及在纳米晶体自身内用溴化物与溴化物交换,这导致颜色变化。

  最终,研究人员已经能够证明颜色的变化取决于钙钛矿纳米晶体和甲基碘的浓度。

  温平说:“尽管化学机理非常复杂,但结果只是纳米晶体产生的光的颜色变化,这很容易检测到。”

  对于不依赖昂贵的实验室仪器的技术而言,新机制具有最广泛的范围,最高的灵敏度和最快的响应速度,在室温下约五秒钟即可产生结果。

  现在,研究人员希望他们的发现将为构建可用于实际应用中的测试设备提供平台。

  资深作者Jacek Jasieniak教授说:“我们已经了解了进行这种比色传感所需要的基本机制。现在,我们要构建一个原型传感设备。

  “它需要进一步发展,以实现其更广泛地检测不同类型的甲基卤化物种类以及农药和化学战剂(如催泪瓦斯和芥子气)的真正潜力,但这一阶段已经确定。”

  国防科学家兼行业合作伙伴调查员Genevieve Dennison博士说:“我们对这项工作所展现出的潜力感到非常兴奋,并期待将这项技术用于保护我们的军事和第一反应人员。”

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