NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

A medencékben a klórt (Cl2) fertőtlenítőszerként használják, hogy minimalizálják a mikrobiális szennyeződések által a felhasználókra jelentett kockázatot. A Cl2 azonban a vízben hipoklórsavvá (HClO) alakul át, amely reakcióba lép az emberi tevékenység során keletkező nitrogénvegyületekkel, például nyállal, verejtékkel, vizelettel és bőrrel. Ez számos klóramin, például monoklóramin, diklóramin és a mérgező nitrogén-triklorid (NCl3) képződéséhez vezet. A vízben való alacsony oldhatósága miatt az NCl3 főként a levegőben található meg, és jelentős szem- és légúti irritációt okoz az úszóknál és a medencékben tartózkodóknál. Továbbá a közelmúltban epidemiológiai vizsgálatok kimutatták, hogy asztmát okozhat, különösen gyermekeknél. Az NCl3-tartalom 10 percen belül változhat az úszók számától és a víz kavargásától függően. A medence légkörének szükség esetén történő gyors megújítása érdekében ezért fontos, hogy nyomon lehessen követni az NCl3 koncentrációját. Eddig az egyetlen gáznemű NCl3 mérésére használt módszer meglehetősen lassú, mivel a légkörből 2 órán keresztül patronnal történő mintavételezésen alapul, amelyet laboratóriumi elemzés követ.

A kolorimetrikus NCl3-érzékelő esetében a laboratórium a formaldehid kimutatásához hasonló stratégiát alkalmazott. Az NCl3 jól ismert reakciója jodidionokkal oldatban a trijodidion, I3- képződéséhez vezet, amely 270 nm-en abszorbeál. Ez utóbbi faj oldatban az amilózzal az I3-/Amilóz-komplexet képezheti, amely a látható tartományban 540 nm-en erősen elnyelődik. A legfontosabb innovatív ötlet az volt, hogy ezeket a reakciókat jodiddal és amilózzal adalékolt nanopórusokra vigyük át. A kifejlesztett érzékelő 20 percen belül 5-200 ppb-ig képes az NCl3 kimutatására nedves légkörben (50% és 75% relatív páratartalom között), környezeti medencehőmérsékleten. Az érzékelő egy 8X5X2 mm méretű, nátrium-jodiddal és amilózzal adalékolt, átlátszó monolitikus mátrix. Amikor NCl3-mal érintkezik, az I3-/amilóz-komplex képződése miatt szín alakul ki; a szín az NCl3-koncentrációtól függően a világos rózsaszíntől a sötétliláig változik.