NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

Uimahalleissa klooria (Cl2) käytetään desinfiointiaineena, jotta mikrobiperäisten epäpuhtauksien käyttäjille aiheuttama riski olisi mahdollisimman pieni. Cl2 kuitenkin muuttuu vedessä hypokloorihapoksi (HClO), joka reagoi ihmisen toiminnasta syntyvien typpiyhdisteiden, kuten syljen, hien, virtsan ja ihon kanssa. Tämä johtaa useiden kloramiinien, kuten monokloramiinin, dikloramiinin ja myrkyllisen typpitrikloridin (NCl3) muodostumiseen. Koska NCl3 liukenee huonosti veteen, sitä esiintyy pääasiassa ilmassa, ja se aiheuttaa uimareille ja uima-altaiden käyttäjille merkittäviä silmä- ja hengitystieärsytyksiä. Lisäksi epidemiologiset tutkimukset ovat äskettäin osoittaneet, että se voi aiheuttaa astmaa erityisesti lapsilla. NCl3-pitoisuus voi vaihdella 10 minuutissa uimareiden määrästä ja veden sekoittumisesta riippuen. NCl3:n pitoisuutta on siksi tärkeää pystyä seuraamaan, jotta uima-altaan ilmapiiri voidaan tarvittaessa uudistaa nopeasti. Tähän mennessä ainoa kaasumaisen NCl3:n mittaamiseen käytetty menetelmä on melko hidas, sillä se perustuu näytteenottoon patruunalla ilmakehästä kahden tunnin ajan, minkä jälkeen se analysoidaan laboratoriossa.

Laboratorio on käyttänyt kolorimetristä NCl3-anturia varten samanlaista strategiaa kuin formaldehydin havaitsemisessa. NCl3:n tunnettu reaktio jodidi-ionien kanssa liuoksessa johtaa trijodidi-ionin, I3-, muodostumiseen, joka absorboituu 270 nm:ssä. Liuoksessa tämä jälkimmäinen laji voi muodostaa amyloosin kanssa I3-/Amyloosikompleksin, joka absorboi voimakkaasti näkyvällä alueella 540 nm:ssä. Keskeinen innovatiivinen ajatus oli siirtää nämä reaktiot jodidilla ja amyloosilla seostettuihin nanohuokosiin. Kehitetty anturi pystyy havaitsemaan NCl3:n 5-200 ppb:n pitoisuuteen asti 20 minuutissa kosteassa ilmakehässä (50-75 % suhteellinen kosteus) ympäristön allaslämpötilassa. Anturi on läpinäkyvä monoliittinen matriisi, jonka koko on 8X5X2 mm ja joka on seostettu natriumjodidilla ja amyloosilla. Kun se altistetaan NCl3:lle, syntyy väri, joka johtuu I3-/amyloosikompleksin muodostumisesta; väri vaihtelee vaaleanpunaisesta tummanviolettiin NCl3:n pitoisuudesta riippuen.