Ученые ТулГУ с поддержкой РНФ научат сенсор видеть и нейтрализовать яд в воде

© Пресс-служба ТулГу

Исследователи ТулГУ, получившие грант Российского научного фонда (РНФ) в рамках приоритетного направления «Поддержка молодых учёных» по итогам конкурса 2026 года, займутся разработкой инновационного датчика для контроля качества воды. Устройство должно не только оперативно выявлять, но и нейтрализовать опасное вещество — гидроксиламин.

Гидроксиламин — высокотоксичное соединение, применяемое на крупных промышленных предприятиях. Его попадание в сточные воды несёт серьёзную угрозу природным экосистемам, поэтому критически важен регулярный мониторинг его концентрации. Нынешние методы анализа не идеальны: они трудоёмки, требуют много времени и зачастую дают ошибочные результаты, поскольку не позволяют надёжно отличить гидроксиламин от схожих соединений.

В основе перспективной разработки — игольчатый нефтяной кокс, представляющий собой твёрдый побочный продукт нефтепереработки. Проект реализуют специалисты БиоХимТехЦентра ТулГУ под руководством Дарьи Геннадьевны Лавровой, кандидата химических наук, ведущего научного сотрудника лаборатории экологической и медицинской биотехнологии университета.

Учёные используют метод «сверху‑вниз»: структуру кокса целенаправленно расщепляют до наночастиц — углеродных точек (УТ). В качестве окислителей применяют, в частности, безопасную перекись водорода. Такой подход имеет два существенных преимущества: он практически не генерирует токсичных отходов, а получаемый материал отличается высокой чистотой.

Для распознавания гидроксиламина на поверхность углеродных точек наносят индигокармин — молекулу‑ловушку. Как поясняет Дарья Лаврова, это создаёт синергетический эффект: гибридный материал способен мгновенно улавливать молекулы токсина — буквально в момент их контакта с сенсором.

Разрабатываемый датчик обеспечит экспресс‑детекцию: достаточно погрузить его в воду, чтобы при низком напряжении получить сигнал о загрязнении — результат будет известен уже через несколько секунд. При этом устройство обладает дополнительным функционалом: оно не просто фиксирует опасность, но и способствует разрушению токсичного вещества, тем самым очищая воду.

Ещё одно направление работы научной группы — создание цифрового помощника синтеза. С помощью специализированного программного обеспечения и квантово‑химического моделирования исследователи изучают, как молекула располагается на поверхности наночастицы и как это влияет на чувствительность сенсора. Цель — разработать «идеальный нано‑щит», гарантирующий стабильно высокую эффективность каждой партии датчиков.

На следующем этапе учёные намерены изготовить действующий макет сенсора. Тестирование пройдёт в два этапа: сначала на воде с искусственно внесённым загрязнителем, затем — на реальных пробах. Внедрение этой технологии позволит Тульской области и заинтересованным предприятиям существенно повысить эффективность экологического мониторинга.

Результаты исследования планируется опубликовать в авторитетных международных научных изданиях, а собранные данные станут основой для кандидатской диссертации.