NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

W basenach kąpielowych chlor (Cl2) jest stosowany jako środek dezynfekujący, aby zminimalizować ryzyko dla użytkowników związane z zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi. Jednak Cl2 jest przekształcany w wodzie w kwas podchlorawy (HClO), który reaguje ze związkami azotu generowanymi przez działalność człowieka, takimi jak ślina, pot, mocz i skóra. Prowadzi to do powstawania kilku chloramin, takich jak monochloramina, dichloramina i toksyczny trichlorek azotu (NCl3). Ze względu na niską rozpuszczalność w wodzie, NCl3 znajduje się głównie w powietrzu i wywołuje znaczne podrażnienia oczu i dróg oddechowych u pływaków i osób korzystających z basenów. Ponadto badania epidemiologiczne wykazały ostatnio, że może on wywoływać astmę, zwłaszcza u dzieci. Zawartość NCl3 może zmieniać się w ciągu 10 minut w zależności od liczby pływaków i przepływu wody. Dlatego, aby szybko odnowić atmosferę w basenie, gdy jest to konieczne, ważne jest, aby móc śledzić stężenie NCl3. Do tej pory jedyna metoda stosowana do pomiaru gazowego NCl3 jest raczej powolna, ponieważ opiera się na pobieraniu próbek atmosfery za pomocą naboju w ciągu 2 godzin, a następnie analizie w laboratorium.

Do kolorymetrycznego czujnika NCl3 laboratorium zastosowało strategię podobną do tej stosowanej do wykrywania formaldehydu. Dobrze znana reakcja NCl3 z jonami jodkowymi w roztworze prowadzi do powstania jonu trójjodkowego, I3-, który absorbuje przy 270 nm. W roztworze, ten ostatni gatunek może tworzyć z amylozą kompleks I3-/Amyloza, który silnie absorbuje w zakresie widzialnym przy 540 nm. Kluczowym pomysłem innowacyjnym było przeniesienie tych reakcji do nanoporów domieszkowanych jodkiem i amylozą. Opracowany czujnik może wykrywać NCl3 do poziomu 5-200 ppb w ciągu 20 minut w wilgotnej atmosferze (od 50% do 75% wilgotności względnej) w temperaturze otoczenia basenu. Czujnik jest przezroczystą monolityczną matrycą o wymiarach 8X5X2 mm domieszkowaną jodkiem sodu i amylozą. Po wystawieniu go na działanie NCl3 pojawia się kolor spowodowany tworzeniem się kompleksu I3-/amyloza; kolor zmienia się od jasnoróżowego do ciemnofioletowego w zależności od stężenia NCl3.