Pētnieku komanda no Skotijas, Portugāles un Vācijas universitātēm ir izstrādājusi sensoru, kas var palīdzēt noteikt pesticīdu klātbūtni ļoti zemā koncentrācijā ūdens paraugos.
Viņu darbs, kas aprakstīts jaunā rakstā, kas šodien publicēts žurnālā Polymer Materials and Engineering, varētu padarīt ūdens uzraudzību ātrāku, vienkāršāku un lētāku.
Pesticīdus plaši izmanto lauksaimniecībā visā pasaulē, lai novērstu ražas zudumus.Tomēr jāievēro piesardzība, jo pat nelielas noplūdes augsnē, gruntsūdeņos vai jūras ūdenī var kaitēt cilvēku, dzīvnieku un vides veselībai.
Regulāra vides uzraudzība ir būtiska, lai samazinātu ūdens piesārņojumu, lai varētu nekavējoties rīkoties, ja ūdens paraugos tiek atklāti pesticīdi.Pašlaik pesticīdu testēšanu parasti veic laboratorijas apstākļos, izmantojot tādas metodes kā hromatogrāfija un masas spektrometrija.
Lai gan šie testi sniedz ticamus un precīzus rezultātus, to veikšana var būt laikietilpīga un dārga.Viena daudzsološa alternatīva ir ķīmiskās analīzes rīks, ko sauc par virsmas uzlabotu Ramana izkliedi (SERS).
Kad gaisma sasniedz molekulu, tā izkliedējas dažādās frekvencēs atkarībā no molekulas molekulārās struktūras.SERS ļauj zinātniekiem noteikt un identificēt atlikušo molekulu daudzumu testa paraugā, kas adsorbēts uz metāla virsmas, analizējot unikālo molekulu izkliedētās gaismas "pirkstu nospiedumu".
Šo efektu var uzlabot, pārveidojot metāla virsmu, lai tā varētu adsorbēt molekulas, tādējādi uzlabojot sensora spēju noteikt zemas molekulu koncentrācijas paraugā.
Pētnieku komanda nolēma izstrādāt jaunu, pārnēsājamāku testa metodi, kas varētu adsorbēt molekulas ūdens paraugos, izmantojot pieejamos 3D drukātos materiālus, un nodrošināt precīzus sākotnējos rezultātus šajā jomā.
Lai to izdarītu, viņi pētīja vairākus dažādu veidu šūnu struktūras, kas izgatavotas no polipropilēna un daudzsienu oglekļa nanocauruļu maisījuma.Ēkas tika izveidotas, izmantojot izkausētus pavedienus, kas ir izplatīts 3D drukas veids.
Izmantojot tradicionālās mitrās ķīmijas metodes, sudraba un zelta nanodaļiņas tiek nogulsnētas uz šūnu struktūras virsmas, lai nodrošinātu virsmas uzlabotu Ramana izkliedes procesu.
Viņi pārbaudīja vairāku dažādu 3D drukātu šūnu materiālu struktūru spēju absorbēt un adsorbēt organiskās krāsvielas metilēnzilā molekulas un pēc tam analizēja tās, izmantojot portatīvo Ramana spektrometru.
Pēc tam testa sloksnei tika pievienoti materiāli, kas bija vislabākie sākotnējos testos – režģa konstrukcijas (periodiskas šūnu struktūras), kas saistītas ar sudraba nanodaļiņām.Neliels daudzums īstu insekticīdu (Siram un parakvāts) tika pievienots jūras ūdens un saldūdens paraugiem un novietots uz testa strēmelēm SERS analīzei.
Ūdens tiek ņemts no upes grīvas Aveiro, Portugālē, un no krāniem tajā pašā teritorijā, kas tiek regulāri pārbaudīti, lai efektīvi uzraudzītu ūdens piesārņojumu.
Pētnieki atklāja, ka sloksnes varēja noteikt divas pesticīdu molekulas koncentrācijā, kas ir tik zema kā 1 mikromols, kas ir līdzvērtīga vienai pesticīda molekulai uz miljonu ūdens molekulu.
Profesors Shanmugam Kumar no Džeimsa Vata Inženieru skolas Glāzgovas Universitātē ir viens no šī raksta autoriem.Šis darbs balstās uz viņa pētījumiem par 3D drukāšanas tehnoloģijas izmantošanu, lai izveidotu nanoinženierijas struktūras režģus ar unikālām īpašībām.
"Šī sākotnējā pētījuma rezultāti ir ļoti iepriecinoši un parāda, ka šos zemo izmaksu materiālus var izmantot, lai ražotu sensorus SERS, lai noteiktu pesticīdus pat ļoti zemās koncentrācijās."
Dr. Sara Fateixa no CICECO Aveiro materiālu institūta Aveiro Universitātē, darba līdzautore, ir izstrādājusi plazmas nanodaļiņas, kas atbalsta SERS tehnoloģiju.Lai gan šajā rakstā ir aplūkota sistēmas spēja noteikt konkrētus ūdens piesārņotāju veidus, šo tehnoloģiju var viegli izmantot, lai uzraudzītu ūdens piesārņotāju klātbūtni.
Izlikšanas laiks: 2024. gada 24. janvāris