NIMBENanosciences et Innovationpour les Matériauxla Biomédecineet l’Énergie

I simbassänger används klor (Cl2) som ett desinfektionsmedel för att minimera risken för användarna från mikrobiella föroreningar. Men Cl2 omvandlas i vatten till hypoklorsyra (HClO), som reagerar med kväveföreningar som genereras av mänsklig aktivitet som saliv, svett, urin och hud. Detta leder till att flera kloraminer bildas, t.ex. monokloramin, dikloramin och den giftiga kvävetrikloriden (NCl3). På grund av sin låga löslighet i vatten finns NCl3 huvudsakligen i luften, och det orsakar betydande ögon- och andningsirritationer hos simmare och badgäster. Vidare har epidemiologiska studier nyligen visat att det kan framkalla astma, särskilt hos barn. NCl3-halten kan variera inom 10 minuter beroende på antalet simmare och vattnets omrörning. För att snabbt kunna förnya bassängatmosfären vid behov är det därför viktigt att kunna följa NCl3-koncentrationen. Hittills är den enda metod som används för att mäta gasformigt NCl3 ganska långsam, eftersom den bygger på provtagning med en patron av atmosfären under 2 timmar, följt av analys i laboratoriet.

För den kolorimetriska NCl3-sensorn har laboratoriet använt en strategi som liknar den för formaldehyddetektion. Den välkända reaktionen av NCl3 med jodidjoner i lösning leder till bildandet av triiodidjonen, I3-, som absorberar vid 270 nm. I lösning kan denna senare art tillsammans med amylos bilda komplexet I3-/Amylose, som absorberar starkt i det synliga vid 540 nm. Den viktigaste innovativa idén var att överföra dessa reaktioner till nanoporer som är dopade med jodid och amylos. Den utvecklade sensorn kan detektera NCl3 ned till 5-200 ppb inom 20 minuter i fuktiga atmosfärer (50-75 % relativ luftfuktighet) vid omgivande bassintemperaturer. Sensorn är en genomskinlig monolitisk matris med dimensionen 8X5X2 mm som är dopad med natriumjodid och amylos. När den utsätts för NCl3 utvecklas en färg på grund av bildandet av komplexet I3-/amylose; färgen varierar från ljusrosa till mörkviolett beroende på NCl3-koncentrationen.