Skupina raziskovalcev z univerz na Škotskem, Portugalskem in v Nemčiji je razvila senzor, ki lahko pomaga zaznati prisotnost pesticidov v zelo nizkih koncentracijah v vzorcih vode.
Njihovo delo, opisano v novem dokumentu, objavljenem danes v reviji Polymer Materials and Engineering, bi lahko naredilo spremljanje vode hitrejše, enostavnejše in cenejše.
Pesticidi se pogosto uporabljajo v kmetijstvu po vsem svetu za preprečevanje izgube pridelka.Vendar pa je potrebna previdnost, saj lahko že majhna puščanja v zemljo, podtalnico ali morsko vodo škodujejo zdravju ljudi, živali in okolja.
Redno spremljanje okolja je bistvenega pomena za zmanjšanje onesnaženja vode, tako da je mogoče takoj ukrepati, ko se v vzorcih vode odkrijejo pesticidi.Trenutno se testiranje pesticidov običajno izvaja v laboratorijskih pogojih z metodami, kot sta kromatografija in masna spektrometrija.
Čeprav ti testi zagotavljajo zanesljive in natančne rezultate, so lahko dolgotrajni in dragi.Ena obetavna alternativa je orodje za kemično analizo, imenovano površinsko izboljšano Ramanovo sipanje (SERS).
Ko svetloba zadene molekulo, se razprši na različnih frekvencah, odvisno od molekularne strukture molekule.SERS omogoča znanstvenikom, da zaznajo in identificirajo količino preostalih molekul v testnem vzorcu, adsorbiranem na kovinsko površino, z analizo edinstvenega "prstnega odtisa" svetlobe, ki jo razpršijo molekule.
Ta učinek je mogoče povečati s spreminjanjem kovinske površine, tako da lahko adsorbira molekule, s čimer se izboljša sposobnost senzorja za zaznavanje nizkih koncentracij molekul v vzorcu.
Raziskovalna skupina se je odločila razviti novo, bolj prenosljivo testno metodo, ki bi lahko adsorbirala molekule v vzorce vode z uporabo razpoložljivih 3D tiskanih materialov in zagotovila natančne začetne rezultate na terenu.
Da bi to naredili, so preučevali več različnih vrst celičnih struktur, izdelanih iz mešanice polipropilena in večstenskih ogljikovih nanocevk.Zgradbe so bile ustvarjene z uporabo staljenih filamentov, običajne vrste 3D-tiskanja.
Z uporabo tradicionalnih tehnik mokre kemije se srebrni in zlati nanodelci nanesejo na površino celične strukture, da omogočijo površinsko izboljšan postopek Ramanovega sipanja.
Preizkusili so sposobnost več različnih 3D natisnjenih struktur celičnega materiala, da absorbirajo in adsorbirajo molekule organskega barvila metilensko modro, nato pa so jih analizirali s prenosnim Ramanovim spektrometrom.
Materiali, ki so se v začetnih preskusih najbolje odrezali – mrežaste oblike (periodične celične strukture), vezane na nanodelce srebra – so bili nato dodani testnemu traku.Vzorcem morske in sladke vode smo dodali majhne količine pravih insekticidov (Siram in parakvat) in jih namestili na testne lističe za analizo SERS.
Voda se črpa iz ustja reke v Aveiru na Portugalskem in iz pip na istem območju, ki se redno testirajo za učinkovito spremljanje onesnaženosti vode.
Raziskovalci so ugotovili, da so trakovi sposobni zaznati dve molekuli pesticida v koncentracijah tako nizkih kot 1 mikromol, kar je enako eni molekuli pesticida na milijon molekul vode.
Profesor Shanmugam Kumar z Inženirske šole James Watt na Univerzi v Glasgowu je eden od avtorjev prispevka.To delo temelji na njegovem raziskovanju uporabe tehnologije 3D tiskanja za ustvarjanje nanoinženirskih strukturnih mrež z edinstvenimi lastnostmi.
"Rezultati te predhodne študije so zelo spodbudni in kažejo, da je mogoče te poceni materiale uporabiti za izdelavo senzorjev za SERS za odkrivanje pesticidov, tudi pri zelo nizkih koncentracijah."
Dr. Sara Fateixa iz Inštituta za materiale CICECO Aveiro na Univerzi v Aveiru, soavtorica prispevka, je razvila nanodelce plazme, ki podpirajo tehnologijo SERS.Medtem ko ta članek preučuje zmožnost sistema za zaznavanje določenih vrst onesnaževal vode, bi lahko tehnologijo zlahka uporabili za spremljanje prisotnosti onesnaževal vode.
Čas objave: 24. januarja 2024