Кроме ионов тяжелых металлов, таких как ртуть или свинец, токсичные анионы, например, цианид, представляют наибольший интерес. В то время как токсичные металлы вызывают заболевания, накапливаясь в организме, цианид может непосредственно привести к смерти в максимально короткий срок, за считанные минуты, посредством влияния на центральную нервную систему.

Исследователи из Китая уже разработали сравнительно простой и экономически эффективный, экологически чистый и то же время очень чувствительный датчик цианида для тестирования проб воды.

"По сравнению со многими уже существующими оптическими хемосенсорами цианида, наша сенсорная система на основе золотых нанокластеров очень проста в изготовлении и эксплуатации, не требует сложного органического синтеза и сложных инструментов," объясняет Lehui Lu.

"Кроме того, уникальная реакция Эльснера между цианидом и атомами золота в нанокластерах золота предотвращает возможность вмешательства других анионов. Самое главное, это сенсорная система может работать непосредственно в чистом водном растворе, что позволяет анализировать пробы воды".

Lu, профессор государственной лаборатории электроаналитической химии в институте прикладной химии Чанчуня  Китайской академии наук, и его команда продемонстрировали действие своей сенсорной системы на нескольких реальных образцах воды с цианидом. Они обнаружили, что их система способна обнаружить концентрации цианида в растворе примерно в 14 раз меньшие, чем рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения для цианида в питьевой воде - 0.07мг на литр.

Флуоресцентный датчик основан на погашении флуоресценции нанокластеров золота цианидом. Lu отмечает, что сенсорная система может работать непосредственно в водном растворе и не требует каких-либо токсичных органических реагентов в качестве помогающего растворителя.

В своей работе, китайская группа подготовила BSA-стабилизированные нанокластеры золота, которые состояли лишь из нескольких десятков атомов, что делает их размер меньше, чем 1 нанометр.

"Водный раствор нанокластеров золота был темно-коричневого цвета и проявлял ярко-красное свечение в УФ-свете с длиной волны 365 нм", объясняет Lu. "После добавления цианида, темно-коричневый цвет раствора с нанокластерами золота стал бесцветным, с очень слабой голубой флуоресценцией при 365 нанометровом УФ-облучении. Соответствующий спектр флуоресценции показал, что максимальный пик излучения в 640 нм, характерный для нанокластеров золота, исчез”.

Одним из существенных преимуществ этого золотого нанокластерного датчика является то, что он очень избирателен именно в отношении анионов цианида. Одна из проблем уже существующих оптических хемосенсоров цианида – это то, что сенсорная способность легко нарушается другими анионами. Для того, чтобы понять, специфична ли система к цианиду, команда Lu измеряла флуоресценцию датчика с восемнадцатью анионами в тех же условиях.

"Мы обнаружили, что только цианид может вызвать резкое уменьшение интенсивности флуоресценции, в то время как никаких очевидных изменений не наблюдалось в присутствии других анионов”, говорит Lu.

Для проверки датчика в реальных условиях, исследователи использовали пробы воды, в том числе местных подземных вод, водопроводной воды, воды в водоеме, и воды из близлежащего озера и проверили эти пробы с цианидом. Не было заметно очевидных изменений флуоресценции для обычных проб воды, но все пробы воды с цианидом показали значительное понижение интенсивности флуоресценции сенсорной системы. Интересно отметить, что изменение интенсивности флуоресценции была почти одинаково для всех проб воды, что является еще одним свидетельством того, что такая система измерения крайне избирательна к цианиду по сравнению с другими композициями в реальных образцах воды.

"Эта простая, рентабельная сенсорная система имеет большой потенциал для надежного обнаружения цианидов в продуктах питания, почве, воде и биологических образцах", заключает Lu.