Visible-emitting chemosensors for selective detections in aqueous media

Abstract

A contamination of gold and cyanide ions in water sources can be harmful to an environment and living things. Consequently, recognition of gold and cyanide ions in biological and environmental samples are particularly important. In this research, MDP and FI were designed and synthesized to detect gold and cyanide ions, respectively in aqueous media. Optical properties of MDP appeared outstanding selection to gold ions, when was compared to various cations. The sensor provided OFF-ON fluorescence quenching with emission wavelength of 530 nm, which a widely stoke shift as 157 nm. The limit of detection for gold ion monitoring was 30.6 ppb and able to detect gold nanoparticles. In part of FI sensor was high specific to cyanide ion, when compared to various anions. The sensor provided sensitive OFF–ON fluorescence enhancement with excitation wavelength 484 nm and emission wavelength 515 nm as well as chromogenic changes from light yellow to orange upon binding of cyanide ion. The detection limit of cyanide ions was 7.2 ppb. The sensor was reversible with copper ion. In addition, FI was applied as hydrogel, which was simple synthesized by polyvinyl alcohol and glycerol as crosslinking agent. Hydrogel sensor was able to detect cyanide ion in aqueous solution, which color change from brown to orange and the maximum absorption wavelength as 495 nm.

ไอออนทอง และไอออนไซยาไนด์เมื่อปนเปื้อนในแหล่งน้ำ จะเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต ดังนั้นการตรวจสอบไอออนทอง และไอออนไซยาไนด์ในตัวอย่างทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในงานวิจัยนี้ได้มีการออกแบบและสังเคราะห์ฟลูออเรสเซนต์เซ็นเซอร์ MDP เพื่อตรวจจับไอออนทอง และเซ็นเซอร์ FMI เพื่อตรวจจับไอออนไซยาไนด์ ตัวทำละลายที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบโดยเมื่อศึกษาสมบัติเชิงแสงพบว่า เซ็นเซอร์ MDP จำเพาะเจาะจงต่อไอออนทองสูง เมื่อเทียบกับไอออนบวกชนิดอื่น มีระบบทำงานแบบ ON-OFF ที่ความยาวคลื่น 530 นาโนเมตรซึ่งค่า Stoke shift กว้างถึง 157 นาโนเมตร และมีค่าความสามารถต่ำสุด (detection limit) ในการตรวจจับไอออนทองเป็น 30.6 ppb สามารถตรวจจับอนุภาคนาโนทองได้ ส่วนเซ็นเซอร์ FMI พบว่าความจำเพาะเจาะจงต่อไอออนไซยาไนด์สูง เมื่อเทียบกับไอออนลบชนิดอื่น มีระบบการทำงานแบบ OFF-ON ที่ความยาวคลื่น 515 นาโนเมตร และเกิดการเปลี่ยนแปลงสีของสารละลายจากสีเหลืองอ่อนเป็นสีเหลืองส้ม มีค่าความสามารถต่ำสุดในการตรวจจับไอออนไซยาไนด์เป็น 7.2 ppb สามารถนำ FMI กลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากตรวจจับไอออนไซยาไนด์ นอกจากนี้เมื่อพัฒนาให้อยู่ในรูปของไฮโดรเจลโดยสังเคราะห์จากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ และใช้สารเชื่อมขวางเป็นกลีเซอรอล พบว่าหลังตรวจจับไอออนไซยาไนด์ในน้ำ ไฮโดรเจลเซ็นเซอร์ FMI มีการเปลี่ยนแปลงสีของไฮโดรเจลจากสีน้ำตาลเป็นสีส้ม มีการเปลี่ยนแปลงการดูดกลืนแสงสูงสุดที่ความยาวคลื่น 495 นาโนเมตร