Academic literature on the topic 'Нанофотонний сенсор'

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) – група органічних речовин, для яких характерна наявність в хімічній структурі трьох або більше бензольних кілець. Серед речовин-екотоксикантів ПАВ займають одне з провідних місць за нанесенням шкоди навколишньому середовищу. Ці речовини знаходяться в повітрі, ґрунті, воді завдяки природним та антропогенним факторами. В середньому у питній воді знаходиться бензо[a]пірену близько 0,3 – 2,0 нг/л. Для швидкої оцінки ступеню забруднення водного зразку необхідно проводити одночасно визначення індивідуальних ПАВ в суміші з високою селективністю. Традиційні методи в даному випадку є малоефективними в силу складності, тривалості пробопідготовки та аналізу, вартості реактивів та обладнання (високоефективна рідинна хроматографія), низької межі визначення (імуно-хімічні та біологічні методи), невисокою селективністю (електрохімічні методи). При цьому виникає інтерес до розробки простих та експресних методів прямого визначення ПАВ, до яких можна віднести нанофотонний метод визначення ПАВ.

Фотоника – совокупность взаимосвязанных фотофизических и фотохимических процессов. Термин был введен российским академиком А.Н. Терениным [1] в своих работах, посвященным фотонике молекул красителей. Фотонные методы на сегодняшний день широко используются для исследования объектов живой и неживой природы, диагностики, профилактики и лечения большого количества заболеваний. Особых успехов в отрасли фотонного приборостроения за последние 20 лет достигла корпорация «Лазер и здоровье» разработкой фотонных матриц Коробова для лечения наиболее распостраненных заболеваний, таких как инфаркт миокарда, инсульт, гипертония, гипотония, грипп, бронхит, астма, язва желудка, остеохондроз, травмы, ожоги, отморожения и т.д. С другой стороны фотоника успешно используется для разработки аналитических приборов типа сенсоров, где с помощью регистрации оптического сигнала можно определять концентрацию вещества-аналита в водной среде или биологических жидкостях.

За останнє десятиліття у світі, в тому числі і в Україні, з’явилася тенденція щодо дослідження та практичного використання нанотехнологій. Особливо стрімко цей напрям розвивається у екологічних та біомедичних галузях при створенні різного роду високоселективних та чутливих сенсорів. Впровадження нанотехнологій у біомедичне приладобудування дозволить значно удосконалити виробництво сучасного обладнання, а також створити принципово нове, з недосяжними на даний момент характеристиками. Розвиток високоточної техніки і технологій, що дозволяють маніпулювати нанометровими об’єктами, дав можливість отримувати напівпровідникові нанокристали, так звані квантові точки (КТ). КТ представляє собою частку напівпровідникового матеріалу з розміром 1÷10 нм. Одним з актуальних напрямків практичного використання напівпровідникових КТ в аналітиці є створення на їх основі нанофотонних сенсорів для визначення канцерогенних органічних речовин, таких як поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ), що дозволяє суттєво підвищити якість проведення лабораторного аналізу, діагностики та попередження захворювань за рахунок надання додаткової, розширеної інформації щодо наявності у зразку певних компонентів (аналітів), які підлягають дослідженню.

Одним из актуальных направлений практического использования полупроводниковых квантовых точек (КТ) в аналитике является создание на их основе нанофотонных сенсоров для определения канцерогенных органических веществ. Это позволяет существенно повысить качество проведения лабораторного анализа, диагностики и предупреждения заболеваний за счет предоставления дополнительной, расширенной информации о наличии в образце определенных компонентов (аналитов), которые подлежат исследованию.

Задача виявлення низьких концентрацій органічних канцерогенів характерна багатьом сферам діяльності людини. Особливо гостро вона стоїть в екології, оскільки багатьом канцерогенам, наприклад, класу поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ) характерна властивість до біоакумуляції, тобто здатність накопичуватися в організмах до небезпечних концентрацій, потрапляючи через їжу та воду. При цьому, однією з головних проблем сучасного світу є постійно зростаючий розрив між появою нових канцерогенів та технічними можливостями людства з їх виявлення та знешкодження. Успішне її подолання можливе за рахунок розробки та використання нових методів та пристроїв детектування, основаних на нанотехнологіях, які можуть бути швидко адаптовані до вирішення нових актуальних задач.

This work considers a development of novel nanophotonic method of organic carcinogens detection such as polycyclic aromatic hydrocarbons in water solutions. The method constitutes a combination of electrochemical and electrochemiluminescence analysis with the application of nanomaterials and nanotechnologies for sensor’s electrodes modification.