NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

I svømmebassiner anvendes klor (Cl2) som desinfektionsmiddel for at minimere risikoen for brugerne fra mikrobielle forureninger. Men Cl2 omdannes i vand til hypoklorsyre (HClO), som reagerer med kvælstofforbindelser, der dannes ved menneskelig aktivitet som f.eks. spyt, sved, urin og hud. Dette fører til dannelse af flere kloraminer, f.eks. monokloramin, dichloramin og det giftige nitrogentrichlorid (NCl3). På grund af sin ringe opløselighed i vand findes NCl3 hovedsagelig i luften, og det fremkalder betydelig øjen- og åndedrætsirritation hos svømmere og svømmere i svømmehaller. Desuden har epidemiologiske undersøgelser for nylig vist, at det kan fremkalde astma, især hos børn. NCl3-indholdet kan variere inden for 10 minutter afhængigt af antallet af svømmere og vandets omrøring. Det er derfor vigtigt at kunne følge NCl3-koncentrationen for hurtigt at kunne forny atmosfæren i bassinet, når der er behov for det. Hidtil er den eneste metode til måling af gasformigt NCl3 ret langsom, da den er baseret på prøvetagning med en patron af atmosfæren i løbet af 2 timer efterfulgt af analyse i laboratoriet.

Til den kolorimetriske NCl3-sensor har laboratoriet anvendt en strategi, der svarer til den, der anvendes til formaldehyddetektion. Den velkendte reaktion af NCl3 med jodidioner i opløsning fører til dannelse af triiodidionen, I3-, som absorberer ved 270 nm. I opløsning kan sidstnævnte art sammen med amylose danne I3-/Amylose-komplekset, som absorberer kraftigt i det synlige område ved 540 nm. Den centrale innovative idé var at overføre disse reaktioner til nanoporer, der er doteret med jodid og amylose. Den udviklede sensor kan detektere NCl3 ned til 5-200 ppb inden for 20 minutter i fugtige atmosfærer (fra 50 % til 75 % relativ luftfugtighed) ved omgivende bassintemperaturer. Sensoren er en gennemsigtig monolitisk matrix med dimensionen 8X5X2 mm, der er doteret med natriumjodid og amylose. Når den udsættes for NCl3, udvikles der en farve som følge af dannelsen af komplekset I3-/amylose; farven varierer fra lyserød til mørk violet afhængigt af NCl3-koncentrationen.