La presencia de iones metálicos puede apagar la luminiscencia de las estructuras metalorgánicas basadas en Eu. Crédito:SPbU
Científicos de la Universidad de San Petersburgo, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Sirius y la Universidad Académica de San Petersburgo han sintetizado los marcos organometálicos de tamaño nanométrico más pequeños para detectar iones de metales pesados en el agua. Los resultados de los experimentos y la descripción de las propiedades de los cristales se publican en Nanomaterials .
Los polímeros organometálicos, o marcos organometálicos (MOF), son cristales compuestos de iones metálicos interconectados por moléculas orgánicas, es decir, enlazadores orgánicos. Se pueden usar varias concentraciones de iones metálicos y enlazadores orgánicos para sintetizar materiales con diferentes estructuras y propiedades. Los MOF se utilizan ampliamente para diseñar sensores electroquímicos como catalizadores de reacción en la industria química o como aditivos para propulsores.
Algunos de los MOF son MOF luminiscentes. Emiten luz causada por rayos UV, campos electromagnéticos u otras perturbaciones. Los MOF luminiscentes se utilizan activamente como componentes LED y termómetros luminiscentes. Además, se utilizan en el diagnóstico de cáncer. Los MOF luminiscentes también se utilizan como sensores luminiscentes para contaminantes.
Químicos de la Universidad de San Petersburgo sintetizaron los cristales nanométricos más pequeños mediante el método químico húmedo asistido por ultrasonido. Fueron sintetizados mediante una mezcla lenta de soluciones acuosas de tereftalato de sodio y cloruro de europio mediante el método de química húmeda asistida por ultrasonido, precipitados en forma de un sólido policristalino. La ultrasonicación aseguró una mejor mezcla de la solución, ralentizó el crecimiento de las partículas, evitó la agregación de las micropartículas y resultó en la formación de micropartículas individuales.
Foto de micropartículas. Crédito:SPbU
Los científicos sintetizaron partículas de varios tamaños. El tamaño de partícula promedio puede ser igual a 8 nm hasta cientos de micrómetros. Hoy, el tetrahidrato de tereftalato de europio (III) informado (Eu2 bdc3 ·4H2 O) Las nanopartículas de estructuras metal-orgánicas son los cristales MOF basados en tierras raras de tamaño nanométrico más pequeños.
"No esperábamos que una disminución del doble en la concentración de los reactivos pudiera conducir a una reducción del tamaño de varios órdenes. Presumiblemente, este efecto puede deberse al complejo de europio-tereftalato 1:1. Esto puede acelerar el proceso de crecimiento de las partículas. Anteriormente ", los científicos pudieron sintetizar partículas de tereftalato de tamaño nanométrico que eran iguales a 40 nm o incluso más. Logramos sintetizar partículas con un tamaño cinco veces menor", dijo el jefe de la investigación, profesor asociado en el Departamento de Química Láser de San Petersburgo. Universidad y Doctor en Química Andrey Mereshchenko.
El método desarrollado para sintetizar nanopartículas puede hacer una contribución positiva a la nanotecnología y la química de coordinación. Mediante el uso de este método, podemos sintetizar nanopartículas de otros MOF. Los experimentos también informaron sobre la extinción selectiva de la luminiscencia por iones de metales pesados. Como resultado, las nanopartículas sintetizadas pueden usarse como sensores para detectar iones de metales pesados en el agua.
"Este descubrimiento tiene el potencial de desarrollar sensores eficientes para monitorear los iones de metales pesados en el agua potable. Nuestros MOF luminiscentes demuestran límites de detección de iones de metales pesados significativamente más bajos. Esto garantizará mediciones más precisas de los contaminantes en el agua, incluso en pequeñas concentraciones". dijo Viktor Nosov, coautor del artículo y estudiante de Química en la Universidad de San Petersburgo.
Las nanopartículas reportadas también se pueden usar como sensores luminiscentes para detectar Cu
2+
, Cr
3+
, y Fe
3+
iones en agua. La presencia de estos metales en el agua supone una amenaza para los seres humanos y los animales. La acumulación de metales pesados en el cuerpo puede afectar el metabolismo humano y provocar enfermedades del sistema nervioso, enfermedades vasculares y trastornos digestivos. Los químicos planean continuar la investigación y desarrollar una prueba rápida para detectar iones de metales pesados en agua potable y desechos. El dominio metálico de las estructuras orgánicas de metal
