Phát hiện chất gây cháy nổ bằng vật liệu polymer
Các nhà khoa học ở Trường ĐH Bách khoa TPHCM đã tổng hợp thành công vật liệu hợp chất oligome liên hợp mới T3THP có tính hấp thụ quang phổ, ứng dụng trong việc phát hiện các chất gây cháy nổ họ Nitro – Aromatic.
.jpg)
Vật liệu polyme/oligomer T3THP Ảnh: NVCC
Hiện nay, các vật liệu phát hiện thuốc nổ TNT, DNT chưa được nghiên cứu và phát triển tại Việt Nam. Các phương pháp phát hiện thuốc nổ thường sử dụng một số phương pháp như bằng khứu giác, cảm biến, hay máy phân tích hiện đại.
Trong đó, sử dụng các thiết bị hiện đại cho kết quả nhanh, chính xác và có khả năng phát hiện vật liệu cháy nổ với hàm lượng vật liệu thấp. Tuy nhiên, phương pháp này đỏi hỏi thiết bị phân tích tốn kém, vận hành, bảo trì phức tạp, dẫn đến không phải cơ quan, đơn vị nào cũng có điều kiện trang bị, đặc biệt là vùng sâu, xa, biên giới, hải đảo - nơi tình trạng buôn lậu thuốc nổ thường xuyên diễn ra. Vì vậy, tính linh động của phương pháp này không cao, trong trường hợp khẩn cấp là không khả thi. Ngoài ra, việc phân tích các hợp chất nổ chủ yếu dựa vào việc so sánh phép đo phổ so với chất chuẩn. Trong khi đó, nếu phối trộn chất nổ với các loại hợp chất khác thì phép phân tích phổ sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc định danh hợp chất nổ.
Sử dụng khứu giác phát hiện có chi phí thấp, linh động nhưng khả năng phát hiện không cao, thường bị bỏ sót.
Đối với kỹ thuật sử dụng cảm biến, chi phí thấp, linh động, cho kết quả chính xác nhanh, có thể phát hiện chất nổ ở hàm lượng thấp. Tuy nhiên, nó yêu cầu phải chuẩn bị mẫu chính xác, chuẩn bị tốt các điện cực đo. Trong kỹ thuật này, cảm biến hóa học và phát quang có ưu thế vượt trội.
Trong các phương pháp nghiên cứu chế tạo vật liệu phát hiện chất nổ nóm nitro aromatic như TNT, DNT,… thì hiện nay việc chế tạo vật liệu polymer có nhiều tiềm năng và thực hiện đơn giản. Theo đó, các vật liệu polymer nhạy quang sẽ tương tác với thuốc nổ họ nitro, nhờ hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET), các polymer này sẽ chuyển đổi màu sắc khác nhau và sự phát quang bị dập tắt khi có thuốc nổ.
Tại Việt Nam, hiện chưa có nhóm nghiên cứu nào chuyên sâu về việc tổng hợp các loại polymer có cấu trúc liên hợp mới, đặc biệt là polymer liên hợp có khả năng cảm biến thuốc nổ. Trước thực tế đó, nhóm tác giả Trường Đại học Bách khoa TPHCM đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polyme/oligomer cấu trúc liên hợp phát quang hướng ứng dụng làm cảm biến trong việc phát hiện chất gây cháy nổ họ nitro-aromatic”.
.jpg)
Hiện tượng tắt dần huỳnh quang của T3THP khi tăng dần lượng TNT Ảnh: NVCC
Vật liệu mà nhóm nghiên cứu là polymer dẫn trên cơ sở phenolthiazine pyrene, phenoloxazin pyrene và triphenylamine. Đây cũng là loại vật liệu chưa từng được nghiên cứu trên thế giới. Nhóm nghiên cứu chọn vật liệu này là do tính chất phát huỳnh quang mạnh của phenolthiazine pyrene và phenoloxazin pyrene.
Bằng phương pháp polymer hóa xanh thân thiện như trùng ngưng Suzuki và trùng ngưng trực tiếp, nhóm đã tổng hợp thành công hợp chất oligome liên hợp mới T3THP có tính hấp thụ quang phổ nhìn thấy 300 – 350nm (trong dung dịch), phát huỳnh quang tại bước sóng cực đại 530nm. Vật liệu có cấu trúc hình sao, có khả năng phát hiện thuốc nổ ở nồng độ rõ ràng (bằng mắt thường) 10mmol/l dung dịch.
.jpg)
Bộ kit kiểm nghiệm thuốc nổ TNT sử dụng hợp chất T3HTP Ảnh: NVCC
Nhóm tác giả cũng đã chế tạo bộ kit kiểm nghiệm thuốc nổ TNT sử dụng hợp chất T3HTP và bộ kit kiểm nghiệm thuốc nổ sử dụng hợp chất T3HTP lên màng cellulose. Kiểm tra việc phát hiện hợp chất nổ 2,4,6 – trinitrotoluene được thực hiện qua bộ kit trong dung môi và bộ kít màng cellulose cho kết quả hợp chất nổ được nhận biết rõ ràng bằng mắt thường ở nồng độ dưới 50nmol, qua tính chất phát quang của vật liệu bị dập tắt hoàn toàn, với nồng độ chất nổ thấp.
Kết quả nghiên cứu của nghiên cứu mở ra hướng sản xuất các vật liệu, thiết bị phát hiện nhanh các chất gây cháy nổ. Đề tài đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu trong năm qua.
Kiều Anh
www.khoahocphattrien.vn (ctngoc)