Detection of Aromatic Hydrocarbons in Aqueous Solutions Using Quartz Tuning Fork Sensors Modified with Calix[4]arene Methoxy Ester Self-Assembled Monolayers: Experimental and Density Functional Theory Study
Notice bibliographique
Résumé
Quartz tuning forks (QTFs), which were coated with gold and with self-assembled monolayers (SAM) of a lower-rim functionalized calix[4]arene methoxy ester (CME), were used for the detection of benzene, toluene, and ethylbenzene in water samples. The QTF device was tested by measuring the respective frequency shifts obtained using small (100 µL) samples of aqueous benzene, toluene, and ethylbenzene at four different concentrations (10−12, 10−10, 10−8, and 10−6 M). The QTFs had lower limits of detection for all three aromatic hydrocarbons in the 10−14 M range, with the highest resonance frequency shifts (±5%) being shown for the corresponding 10−6 M solutions in the following order: benzene (199 Hz) > toluene (191 Hz) > ethylbenzene (149 Hz). The frequency shifts measured with the QTFs relative to that in deionized water were inversely proportional to the concentration/mass of the analytes. Insights into the effects of the alkyl groups of the aromatic hydrocarbons on the electronic interaction energies for their hypothetical 1:1 supramolecular host–guest binding with the CME sensing layer were obtained through density functional theory (DFT) calculations of the electronic interaction energies (ΔIEs) using B3LYP-D3/GenECP with a mixed basis set: LANL2DZ and 6-311++g(d,p), CAM-B3LYP/LANL2DZ, and PBE/LANL2DZ. The magnitudes of the ΔIEs were in the following order: [Au4-CME⊃[benzene] > [Au4-CME]⊃[toluene] > [Au4-CME]⊃[ethylbenzene]. The gas-phase BSSE-uncorrected ΔIE values for these complexes were higher, with values of −96.86, −87.80, and −79.33 kJ mol−1, respectively, and −86.39, −77.23, and −67.63 kJ mol−1, respectively, for the corresponding BSSE-corrected values using B3LYP-D3/GenECP with LANL2dZ and 6-311++g(d,p). The computational findings strongly support the experimental results, revealing the same trend in the ΔIEs for the proposed hypothetical binding modes between the tested analytes with the CME SAMs on the Au-QTF sensing surfaces.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».