Tim istraživača sa univerziteta u Škotskoj, Portugalu i Njemačkoj razvio je senzor koji može pomoći u otkrivanju prisutnosti pesticida u vrlo niskim koncentracijama u uzorcima vode.
Njihov rad, opisan u novom radu objavljenom danas u časopisu Polymer Materials and Engineering, mogao bi učiniti praćenje vode bržim, lakšim i jeftinijim.
Pesticidi se široko koriste u poljoprivredi širom svijeta kako bi spriječili gubitak usjeva.Međutim, treba biti oprezan, jer čak i mala curenja u tlo, podzemne vode ili morsku vodu mogu naštetiti zdravlju ljudi, životinja i okoliša.
Redovno praćenje životne sredine je od suštinske važnosti kako bi se kontaminacija vode svela na najmanju moguću mjeru, tako da se mogu brzo poduzeti mjere kada se u uzorcima vode otkriju pesticidi.Trenutno se testiranje pesticida obično radi u laboratorijskim uslovima koristeći metode kao što su hromatografija i masena spektrometrija.
Iako ovi testovi daju pouzdane i precizne rezultate, mogu biti dugotrajni i skupi za izvođenje.Jedna obećavajuća alternativa je alat za hemijsku analizu koji se zove površinski poboljšano Ramanovo raspršivanje (SERS).
Kada svjetlost udari u molekul, ona se raspršuje na različitim frekvencijama ovisno o molekularnoj strukturi molekula.SERS omogućava naučnicima da detektuju i identifikuju količinu zaostalih molekula u test uzorku adsorbovanom na metalnoj površini analizom jedinstvenog „otiska prsta“ svetlosti koju molekuli raspršuju.
Ovaj efekat se može poboljšati modifikacijom metalne površine tako da može da adsorbuje molekule, čime se poboljšava sposobnost senzora da detektuje niske koncentracije molekula u uzorku.
Istraživački tim je krenuo da razvije novu, prenosiviju metodu ispitivanja koja bi mogla da adsorbuje molekule u uzorke vode koristeći dostupne 3D štampane materijale i pruži tačne početne rezultate na terenu.
Da bi to učinili, proučavali su nekoliko različitih tipova ćelijskih struktura napravljenih od mješavine polipropilena i ugljikovih nanocijevi s više stijenki.Zgrade su napravljene korišćenjem rastopljenih filamenata, uobičajenog tipa 3D štampanja.
Koristeći tradicionalne tehnike vlažne hemije, nanočestice srebra i zlata se talože na površinu ćelijske strukture kako bi se omogućio površinski poboljšan proces Ramanovog raspršenja.
Oni su testirali sposobnost nekoliko različitih 3D štampanih struktura ćelijskog materijala da apsorbuju i adsorbuju molekule organske boje metilen plavo, a zatim su ih analizirali koristeći prenosivi Raman spektrometar.
Materijali koji su se najbolje pokazali u početnim testovima – rešetkasti dizajn (periodične ćelijske strukture) vezane za nanočestice srebra – zatim su dodani na test traku.Male količine pravih insekticida (Siram i paraquat) dodane su u uzorke morske i slatke vode i stavljene na test trake za SERS analizu.
Voda se uzima iz ušća rijeke u Aveiru u Portugalu i iz slavina u istom području, koje se redovno testiraju kako bi se efikasno pratilo zagađenje vode.
Istraživači su otkrili da su trake mogle otkriti dva molekula pesticida u koncentracijama od samo 1 mikromola, što je ekvivalentno jednoj molekuli pesticida na milion molekula vode.
Profesor Shanmugam Kumar, sa James Watt School of Engineering na Univerzitetu u Glazgovu, jedan je od autora rada.Ovaj rad se nadovezuje na njegovo istraživanje upotrebe tehnologije 3D štampanja za stvaranje nanoinženjerskih strukturnih rešetki sa jedinstvenim svojstvima.
“Rezultati ove preliminarne studije su vrlo ohrabrujući i pokazuju da se ovi jeftini materijali mogu koristiti za proizvodnju senzora za SERS za otkrivanje pesticida, čak i pri vrlo niskim koncentracijama.”
Dr Sara Fateixa iz CICECO Aveiro Materials Institute na Univerzitetu Aveiro, koautor rada, razvila je nanočestice plazme koje podržavaju SERS tehnologiju.Iako ovaj rad ispituje sposobnost sistema da otkrije specifične vrste zagađivača vode, tehnologija bi se lako mogla primijeniti za praćenje prisutnosti zagađivača vode.
Vrijeme objave: Jan-24-2024