AMOLF研究人员利用钙钛矿半导体的特殊性能，开发了一种简单的喷雾测试，以证明铅的存在。例如，钙钛矿是一种适合用于led和太阳能电池的材料。含铅的表面喷上测试液后会发出亮绿色的光。这种检测方法的灵敏度是现有检测方法的1000倍，研究人员没有发现假阳性或假阴性的结果。这项研究发表在11月27日的《环境科学与技术》杂志上。
“我们已经劫持了钙钛矿半导体技术，并将其用于广泛部署的铅测试。“这个学科里从来没有人想到过这一点，”卢卡斯·赫尔姆布雷希特说，他是AMOLF的维姆·诺杜恩领导的自组织物质小组的研究员。“我们对这些结果非常满意，”Noorduin说。“这是一个非常酷的项目，对于基础研究来说，通过一项应用影响整个世界是非常罕见的。”
几年前，该小组开发了一种两步法，将钙结构(如海胆骨架)转化为半导体。骨架中的碳酸钙随后发生反应，变成钙钛矿铅，这是一种半导体材料，在紫外线灯下会发光。
在COVID-19大流行期间，诺杜恩被困在家里，他想到了这种材料的其他可能的应用。与此同时，他听说接触铅会带来相当大的健康风险，尤其是对可能因此遭受脑损伤的幼儿。一个简单的测试来证明铅的存在可以帮助减少这种暴露，也许铅钙钛矿的发光特性可以帮助减少这种暴露。
Noorduin带了一种溶液回家，如果它进入co，可以形成钙钛矿和铅接触后，他把这个喷在了水沟上。这立即发出一种明亮的绿色。令他惊讶的是，隔壁窗户上的油漆也出现了同样的情况名字，也亮了起来。两个表面含有一种铅。绿光是发光，揭示了铅钙钛矿半导体的形成。“这非常容易，所以我们开始考虑开发一种测试方法来检测各种表面的铅。”
Helmbrecht接受了挑战，发现甲基溴化铵溶液效果最好。这种溶液一旦与铅化合物接触，就会立即形成铅钙钛矿，在紫外线下发出亮绿色。Helmbrecht尝试了一系列表面，从铅管和油漆到铅盐，玻璃和PVC和电线等塑料。它们都亮起了亮绿色，作为铅存在的证据。如果用碘化物或氯化物溶液代替溴化物，则发出的光分别是红色或蓝色。
此外，Helmbrecht还测试了50多种不含铅但含有类似元素的材料，如锡、铝和铜。这些灯都没有亮。这表明该测试具有高度的化学选择性。该测试显示铅浓度为每平方毫米一纳克，而目前大多数测试的准确性不超过每平方毫米几微克。因此，新测试的灵敏度要高1000倍。
有趣的是，材料中含有金属铅或铅盐中的一种并不重要。Noorduin解释说:“似乎所有化合物都转化为所谓的2+价铅。我们对这种化学反应只对铅起作用并不感到惊讶。我们从钙钛矿太阳能电池和led的研究中知道这一点。有限的反应对太阳能电池来说是一个缺点，但对我们的测试来说，这是一个优点，因为它使测试具有很高的选择性。然而，令我们惊讶的是，这个测试适用于这么多不同的含铅材料。
Noorduin说，化学反应究竟是如何进行的仍在研究中。“我们认为这是一个多步骤的过程，其中铅首先溶解一点，可能经历氧化还原反应，然后形成铅盐，随后转化为钙钛矿。然而，反应如此之快，以至于我们还无法检测到这些步骤。”
从这项研究中获得的知识，毕竟是从对钙钛矿半导体的研究开始的，反过来，可以促进同样的研究，比如用钙钛矿开发更好的太阳能电池或led。
这项研究的一个副产品是Lumetallix公司，Helmbrecht和Noorduin与Jeroen van den Bosch一起成立，最近又加入了Xander Terpstra (CCO)。与AMOLF一起，他们共同持有通用测试套件的工艺和开发的国际专利。对于每个想知道生活环境中是否存在铅的人来说，这既便宜又容易使用。检测试剂盒可以通过网站订购。研究人员还与世界各地的非政府组织合作，在印度和科特迪瓦等地的当地人中传播这些工具包。这将使人们能够自行采取除铅措施，从而防止出现健康问题。
Helmbrecht解释说:“事实上，与现有的只显示颜色变化的测试相比，含铅表面在喷涂后会亮起亮绿色，这有很多优点。”“首先，现有的测试不适用于色盲人群。其次，如果发现铅，我们的测试会发光，这意味着你也可以毫不费力地在黑暗的地方观察结果，比如酒窖。第三，某些东西亮起来的事实既神奇又令人担忧。因此，我们希望能有更多的人愿意做这个测试，这样我们就能提高人们对铅的认识，在荷兰也是如此。”
