Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог“ Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Изследвания на химични и биологични процеси на повърхността на конзолата. Хемисорбция на вещества с ниско молекулно тегло и повърхностни химични реакции

<== предишна статия | следваща статия ==>

СМС сензорните методи използват два класа с ниско молекулно тегло

повърхностни модификатори: силани, които се свързват към силициева повърхност

конзоли и тиоли - вещества, които образуват ковалентна връзка на собствения си атом

сяра със злато, което обикновено е отразяваща повърхност за

повечето конзолни.

В случай на тиоли, химични съединения със структура SH-R, където R е

хемосорбционният въглеводороден радикал е описан чрез реакцията [65]:

RSH + Au RS Au + 1/2 H2

където ka и kd са константите на сорбцията и десорбцията. Резултатът от реакцията е образуването на

монослой. При нормални условия на въздух и в разтвор, молекулен филм

алканотиолите имат повърхностно напрежение в зависимост от свойствата на молекулите, т.е.

който е електростатичен, стеричен или по друг начин.

История на конзолни сензори, съдържащи рецепторни слоеве, състоящи се от

монослойни филми с нискомолекулни вещества, започва през 1997 г., когато

IBM изследователи първо са получили изотермични сорбционни криви

алканотиоли с n = 4, 8, 12 върху повърхността на конзола, покрита със златен филм (фиг.

1.15) [34].

Фигура, 1.15. Сорбционни изотерми

алканотиоли [34] с n = 4, 8, 12

(първа поръчка

показателен

приближение).

От фиг. 1.15 показва, че данните удовлетворяват уравнението на Лангмюр, което често е

използва се за описание на кинетиката на процеса на изотермична монослойна хемисорбция

тиоли [34.65.71]:

където θ е относителният брой свободни позиции за адсорбираното вещество, ka и kd

Константи на скоростта на процесите на адсорбция и десорбция, С е концентрацията на адсорбата в

разтвор. Решението на това уравнение се записва като

където k '= C / (C + [kd / ka]) и общата скорост на сорбционния процес korb = kaС + kd.

Разликата в изотермите (фиг. 1.15) се проявява в различни стойности на силата

повърхностно напрежение по време на хемосорбция на алканатиолови молекули с различна дължина.

Промяна на повърхностното напрежение, пропорционално на дължината

въглеводородните части на молекулите се свързват от авторите [34] с величината на индуцираната

диполен момент на молекула, който зависи от нейната дължина. Мишел Годин с колеги

[57] използва додеканотиолови молекули като измервател на повърхността

напрежение за проверка на качеството на образувания монослой върху златни повърхности,

имащи различно нанорелеф.

В [35] беше представена комбинация от два метода на изследване

монослоеве, редуцирани до паралелно измерване на дебелината на получения филм и

механични напрежения в него. Ясно беше показано, че в процеса на формиране

додеканотиоловият монослой на повърхността на златния филм има няколко етапа

самоорганизация. Като цяло има три фази от формирането на самоорганизацията

еднослойни, които се характеризират както следва [57,69]: лежаща фаза (райета)

фаза) (фиг. 1.16 a), фазата на началото на припокриването (междинна фаза) (фиг. 1.16 b) и фазата

пълна организация (фаза на изправяне) (фиг. 1.16 в).

Фигура, 1.16 Етапи на формиране на самоорганизиращи се монослоеве на тиолови молекули

монокристални златни повърхности.

В конкретния случай на алканотиоли CH3- (CH2) n-1-SH, ъгълът на наклон на молекулите в

последният етап от образуването на монослой върху атомно гладък субстрат е

30 ° [73]. Като цяло филмовата структура е обект на множество

изследвания. Структурите и свойствата на филмите се дължат на конкуренция от различни видове

сили на взаимодействие на ван дер Ваалс, химични, стерични и електростатични

фактори, които организират филма в двуизмерен кристал.

Информация, получена от микрокантилеверната система за кинетиката

формирането на самоорганизиращи се филми е в известен смисъл повече

по-значим от този, получен с помощта на повърхностни плазмонови методи

резонанс [5], кварцово микротежест [65], елипсометрия [35] и измервания

ъгъл на намокряне [6]. Микрокантилеверното огъване носи информация за развитието

странични напрежения във филма върху повърхността му, които могат да продължат

когато масата и дебелината на монослоя практически не се променят, например в случая

фазови преходи, придружени от пренареждане вътре в тиоловия филм [35] или

протеини [80].

В [33,76,77] бяха демонстрирани принципите на функциониране на pH

сензори, базирани на микрокантилерни сензори. Основна причина за създаване

повърхностни сили в монослой, беше електростатично отблъскване

функционални групи (амин или карбоксил), съдържащи се в тиол

молекули. Когато pH на средата се промени, функционалните групи се зареждат или

изхвърлят, като по този начин се променя величината на повърхностното налягане, което е

кара конзолата да се огъва. В [33] конзола, модифицирана от ω-

меркаптохексадеканова киселина, също се използва като рН метър и

йономерен.

Използване на самоорганизиращ се монослой, състоящ се от мономери

алканотиол с фероценови групи (12-фероценил-1-додекантиол) се получава

контрол на окислително-възстановителната реакция на повърхността на конзолата [64]. при

поставяне на конзолата във воден разтвор на фероценови групи на перхлорна киселина,

разположени на повърхността на монослоя, започнаха да се окисляват и електростатично

отблъскват се един друг, генерирайки повърхностно налягане във филма, което води до

огъване на конзолата в посока на нейната модифицирана повърхност (фиг. 1.17)

Фигура, 1.17. Сензор, който следи редокс

редукционна реакция на повърхността на конзолата

[64].

Модификация на конзолната повърхност чрез нискомолекулни съединения

използва се като основа за силно чувствителни сензори на тежки

метали. Преди няколко години, метод за функционализиране на повърхност с

използвайки молекули на коронов етер, обездвижени върху монослой от декантиоли (фиг.

1.18), способни селективно да свързват йони на алкални метали [78]. При гмуркане

сензорът в анализирания разтвор се наблюдава огъване на конзолата, причинено от промяна

конформация на коронен етер и плътност на заряда в рецепторния слой. праг

чувствителността на този конзолен сензор към Cs + йони беше 10-10 М и

до йони К + и Na + не надвишава 10-7 М.

37

Фигура, 1.18. Рецепторно устройство

сензорен слой за откриване на цезий

химически базирани

модифицирана конзола

[78].

Същите автори разработиха сензор за силно токсични йони CrO4

2-

наномоларна концентрация във воден разтвор [79]. Златна конзолна повърхност

модифициран с триетил-12-меркапто-додецил амониев бромид. Хром-оксидни йони

сорбирани в зоните на дислокация на отделно заредени аниони и свързани два

амониеви молекули за възстановяване на електростатичния баланс. В резултат на това

намаляване на повърхностния заряд на конзолата, като първоначално е извита вътре

посока на силициевата повърхност, отпусната до състоянието с най-ниска енергия

огъване.

За създаване на химически сензори полимерните филми успешно се използват [66].

При модифициране на масив от осем конзоли с осем вида полимери, които имат

различни степени на разтворимост, химически анализатор на широк

спектър.

Фигура, 1.19. Филмова модифицирана конзолна система

различни видове полимери [66]. По-долу е отговорът на конзолната система

върху водна пара и етанол.

Фигура 1.19 (в долната част) показва работата на сензора с полимер

рецепторни слоеве, в които е бил основният механизъм на огъване на конзолата

поради подуване на полимерни филми в различни среди.

Когато конзолата се модифицира с хидрогел, съдържащ молекули на етер на короната,

беше възможно да се създаде сензор за йони Pb2 + с чувствителност 10–6 М [109]. заредена

комплексът на короновия етер, съдържащ оловни йони, доведе до огъване на лъча поради

подуване на полимерната матрица. Хидрогели, съдържащи тетраалкиламониеви соли също

бяха използвани за модифициране на повърхността на сензора на конзолата към йони CrO4

2-,

с чувствителност 10-11 М към това вещество във водни разтвори [110].

Сравнявайки резултатите от цитираните трудове [79, 110], можем да кажем това

модификация на конзолата чрез набъбване на полимерни филми в някои случаи

е по-обещаваща от ваксина с ниско молекулно тегло.

Високочувствителен сензор за йони е демонстриран в [106]

Ca2 +. Конзолната повърхност е функционализирана от бис монослой (11)

меркаптаундецил) фосфатни молекули, които при взаимодействие с Ca2 + йони (c

концентрация в разтвор до 10-7 М) образува стабилна двойка фосфатни йони.

В резултат плътността на заряда във филма от молекули намалява и конзолата се огъва

страна на монослоя поради намаляване на междумолекулния електростатик

отблъскване. Чувствителността на сензора с тази рецепторна архитектура се оказа

равна на 10-9 М концентрация на калциеви йони. В същата работа беше разгледан метод

за определяне на Са2 + йони с рецептор, състоящ се от 2- (4-меркаптофенокси) -N, N-

диетилацетамид. Както в предишния случай, сензорът не показва положително

отговор на други видове йони: (Na +, K +, Mg2 +) при физиологични концентрации, но

чувствителността на конзолата по отношение на Ca2 + йони беше три пъти по-висока

ред. Според авторите на [106], механизмът за огъване на конзолата също е имал

електростатичен характер поради способността на йони Ca2 + да се комплексират с

две аминови групи монослойни молекули, докато други метални йони от това

комплекс не се образува.

Сензор с чувствителност от 10-11 M към Hg2 + йони е разработен от служители

Луазийски технически университет [107]. Селективност на живачен йонен анализатор

осигурени чрез модифициране на златната повърхност на конзолата с помощта

алканотиолови молекули. Към йони от други метали (K +, Na +, Pb2 +, Zn2 +, Ni2 +, Cd2 +, Cu2 +)

сензорът се оказа почти безчувствен.

Метил живакът е един от най-токсичните производни на живак, за

откриване на който е разработен сензор на базата на филм, състоящ се от 1.6-

хександитиол [108]. Взаимодействие на CH3Hg + йони със серни групи на горната част

монослой на рецептора с образуването на ковалентни S - Hg връзки доведе до

обездвижване на отблъскващи CH3Hg + групи по повърхността на конзолата и до

увеличаване на повърхностното налягане в слоя. Сензорът показа изключително високо

чувствителност към метил живак във воден разтвор при обемни

концентрация до стойности 10-16 - 10-15 M, и в същото време почти пълна

инертност към йони на други тежки метали: (Cd2 +, Pb2 +, Zn2 +, Cu2 +, Ni2 +).

При по-приложни изследвания се използват конзолни системи

определяне на изключително ниски концентрации на експлозивни пари [67,70].

Възможност за идентифициране на следи от тринитротолуонов експлозив (TNT)

демонстрира ___________ сензори, разработени от P. Datskosom и други [67]. структура

Конзолният рецепторен слой представлява тънък полимерен филм от tert-

бутилкаликс [6] арена, подуване при проникването на TNT молекули в тях. скорост

реакцията на полимерния сензор беше 10 минути, а границата на чувствителност при

съотношението сигнал / шум 3/1 се оказа 520 * 10-9 М. Конзолните покрития,

използвани са самоорганизиращи се слоеве 4-меркаптобензоена киселина

за разработване на сензор за пластмасови експлозиви (пентаеритритол тетранитрат, пентрит

и хексахидро-1,3,5-триазин, хексоген) [70]. Време за реакция на сензора до

концентрацията на хексоген 10-30 * 10-9 М е била 25 s. Възможност за рецепторен слой

според авторите на [70] да се определи свързването на експлозивни молекули,

водородни връзки между нитридни групи от експлозивни молекули

и карбоксилни групи на молекули 4-меркаптобензоена киселина.

<== предишна статия | следваща статия ==>





Прочетете също:

Сензори за проводимост

Явления на интерференция и дифракция по време на движение на частиците

Методи, използващи конзолни сензори

Субективна оценка на интензивността на стимула

Проприоцептивна чувствителност, усещане, възприятие

Класификации на рецепторите Рецептори

Обща физиология на сетивните системи. Класификация на рецепторите. Адекватни рецептори. Механорецептори. Хеморецептори. Фоторецептори. Терморецепторите. Обща физиология на сетивните системи

Устройства за генериране и компресиране на сложни сигнали на SAW

Квантов компютър

Пиезоелектрични кварцови имуносенсори

Шнекова спектроскопия

Връщане към съдържанието: Физически явления

Преглеждания: 2918

11.45.9.191 © ailback.ru Той не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно използване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни | Обратна връзка .