圣彼得堡国立大学的化学家合成了用于确定水中重金属离子的最小纳米粒子

实验结果和所获取的粒子属性的描述发表在Nanomaterials杂志上。

金属有机聚合物，又称金属有机框架材料（MOFs），是一种金属离子通过有机分子，即连接物而相互关联的化合物。使用不同的金属和连接物的组合，可以获得具有不同结构和性能的材料。目前，基于MOFs的化合物被用于制造电化学传感器，在化学工业中作为反应催化剂，以及火箭燃料的添加剂。

一些化合物是发光材料，即它们能够在紫外线、电磁场或其他干扰因素的作用下发光。发光MOFs被用来制造显示器的屏幕和发光温度计，以及用于癌症的诊断。此外，发光材料由于其发光属性，还可以用作高度敏感的传感器来发现有害物质。

圣彼得堡国立大学的化学家利用超声波合成了最小的纳米粒子。为了做到这一点，科学家们将对苯二甲酸钠溶液慢慢地，准确来说是一滴一滴地加入到超声波处理槽中的氯化铕溶液中，从而引起沉淀的形成。在这种情况下，超声波有助于更彻底地搅拌溶液，减缓粒子的增加，并防止它们的粘合，所有这些都有助于使化合物更加稳定。

通过该方法，科学家获得了大小不同的粒子：从8纳米到数百微米不等。目前，圣彼得堡国立大学化学家所合成的8纳米长的对苯二甲酸铕纳米粒子是最小的稀土元素金属有机框架的粒子。

"我们没有想到，只要把反应物的浓度减少一半就能将粒子的大小减少近一千倍。这种效果可能与溶液中存在1:1的对苯二甲酸铕复合物有关，这有助于有核晶体数量的快速增加。之前，研究人员获得了直径为40纳米以上的对苯二甲酸铕纳米粒子。我们合成的粒子大小则要小5倍"，圣彼得堡国立大学激光化学和激光材料学教研室系副教授、化学博士安德烈·米列先科说。

化学家研究出的纳米粒子合成方法是对纳米技术和配位化学的重大贡献，因为该方法可以从其他金属有机框架中合成纳米粒子。在研究过程中，圣彼得堡国立大学的专家们还发现，重金属离子大大抑制了所获得的纳米粒子的发光，这使得它们可以被用作检测水中重金属离子的传感器。

这一发现将有助于制作有效的传感器来监测饮用水中的重金属离子。我们的发光材料的灵敏度略低于所允许的最高浓度，这样我们就可以准确地检测水中是否存在有害物质，哪怕是在低浓度的水中也可以，这些都要归功于纳米粒子的尺寸。

论文作者之一，圣彼得堡国立大学化学方向的学生维克多·诺索夫<\small>

科学家们获得的纳米粒子还可以作为发光传感器来检测水中的铁、铜和铬离子。这些金属在水中的存在会对人类和动物造成危害，因为它们在组织中的积累会影响新陈代谢，并在之后可能导致神经和循环系统以及胃肠道的疾病。未来，化学家们计划继续进行研究并开发一种用于检测饮用水以及废水中的重金属离子的快速检测试剂。

该研究得到俄罗斯基础研究基金会的支持（第№20-33-70025号项目：《溶剂对金属有机框架的发展动态以及构建的影响》），并在圣彼得堡国立大学激光化学和激光材料学教研室和“天狼星”科技大学中利用圣彼得堡国立大学科技园的设备进行。