Mohamad Zen Eddin

The well-known fluorophore, namely 1,3,6,8-tetrakis[(trimethylsilyl)ethynyl]pyrene, has been studied profoundly as a fluorescent sensor toward nitroaromatic compounds in solutions and vapor phase. Three prototypes of fluorescent materials for vapor sensing were prepared via electrospinning and drop-casting onto the melamine formaldehyde foam with the fluorophore as a pure solid or as a dopant in the polystyrene matrix. It has been shown that this fluorophore and solid fluorescent materials based on it have high detection limits toward nitroaromatic compounds within the range of 10⁻⁸ to 10⁻⁹ M in acetonitrile solution and within the up to ppb range in the vapor phase. The model, expanding on Frisch’s permeation model, was utilized to characterize the fluorescence response of materials relative to vapor concentration and duration of exposure to vapor. All prototypes can be used as sensor materials exhibiting a good sensitivity and selectivity for the original hand-made sniffer for detecting nitro-containing explosives in the vapor phase for real-time application.

Five random copolymers comprising styrene and styrene with pendant fluorophore moieties, namely pyrene, naphthalene, phenanthrene, and triphenylamine, in molar ratios of 10:1, were synthesized and employed as fluorescent sensors. Their photophysical properties were investigated using absorption and emission spectral analyses in dichloromethane solution and in solid state. All copolymers possessed relative quantum yields up to 0.3 in solution and absolute quantum yields up to 0.93 in solid state, depending on their fluorophore components. Fluorescence studies showed that the emission of these copolymers is highly sensitive towards various nitroaromatic compounds, both in solution and in the vapor phase. The detection limits of these fluorophores for nitroaromatic compounds in dichloromethane solution proved to be in the range of 10⁻⁶ to 10⁻⁷ mol/L. The sensor materials for new hand-made sniffers based on these fluorophores were prepared by electrospinning and applied for the reliable detection of nitrobenzene vapors at 1 ppm in less than 5 min.

Интеграцией флуоресцентных веществ в полимерные матрицы можно улучшить их сенсорные свойства и фотостабильность. В работе получены и исследованы флуоресцентные материалы на основе допированного флуорофорами полистирола в качестве сенсоров на экотоксикант нитробензол в газовой фазе. Меламин-формальдегидная пена предложена в качестве проницаемого субстрата для нанесения сенсорных составов. Исследовано влияние техники создания пористой поверхности материала Breath Figure на сенсорные свойства. Пределы обнаружения нитробензола в газовой фазе с использованием полученных материалов были оценены экспозицией малым концентрациям паров нитробензола. Измерения флуоресцентного сигнала были выполнены с помощью оригинальных сенсорного элемента и регистратора люминесценции, применяющих комбинацию флуоресцентных материалов. Разработанное техническое решение регистратора люминесценции является простым в применении, портативным, автоматизированным и позволяет с использованием полученных полимерных материалов обнаружение паров нитробензола в концентрациях ниже предельно допустимой по гигиеническим нормативам.