Šotimaa, Portugali ja Saksamaa ülikoolide teadlaste meeskond on välja töötanud anduri, mis aitab tuvastada pestitsiidide esinemist väga madalates kontsentratsioonides veeproovides.
Nende töö, mida on kirjeldatud ajakirjas Polymer Materials and Engineering avaldatud uues artiklis, võiks muuta vee jälgimise kiiremaks, lihtsamaks ja odavamaks.
Pestitsiide kasutatakse põllumajanduses laialdaselt üle maailma, et vältida saagikadusid. Siiski tuleb olla ettevaatlik, sest isegi väikesed lekked pinnasesse, põhjavette või merevett võivad kahjustada inimeste, loomade ja keskkonna tervist.
Regulaarne keskkonnaseire on oluline vee saastumise minimeerimiseks, et pestitsiidide avastamisel veeproovides saaks kiiresti tegutseda. Praegu tehakse pestitsiidide testimist tavaliselt laboritingimustes, kasutades selliseid meetodeid nagu kromatograafia ja massispektromeetria.
Kuigi need testid annavad usaldusväärseid ja täpseid tulemusi, võivad need olla aeganõudvad ja kallid. Üks paljutõotav alternatiiv on keemilise analüüsi tööriist, mida nimetatakse pinna abil võimendatud Ramani hajumiseks (SERS).
Kui valgus tabab molekuli, hajub see erinevatel sagedustel, olenevalt molekuli molekulaarstruktuurist. SERS võimaldab teadlastel tuvastada ja tuvastada metallpinnale adsorbeerunud uuritavas proovis jääkmolekulide hulka, analüüsides molekulide poolt hajutatud valguse ainulaadset "sõrmejälge".
Seda efekti saab suurendada metallpinna modifitseerimisega nii, et see saaks molekule adsorbeerida, parandades seeläbi anduri võimet tuvastada proovis madalaid molekulide kontsentratsioone.
Uurimisrühm seadis eesmärgiks välja töötada uue, kaasaskantavama katsemeetodi, mis võimaldaks olemasolevate 3D-prinditud materjalide abil molekule veeproovidesse adsorbeerida ja anda kohapeal täpseid esialgseid tulemusi.
Selleks uurisid nad mitut erinevat tüüpi polüpropüleeni ja mitmeseinaliste süsiniknanotorude segust valmistatud rakustruktuure. Hooned loodi sulatatud filamentide abil, mis on levinud 3D-printimise viis.
Traditsiooniliste märgkeemia tehnikate abil sadestatakse hõbeda ja kulla nanoosakesed rakustruktuuri pinnale, et võimaldada pinna võimendatud Ramani hajumisprotsessi.
Nad testisid mitmete erinevate 3D-prinditud rakumaterjalide struktuuride võimet absorbeerida ja adsorbeerida orgaanilise värvaine metüleensinise molekule ning seejärel analüüsisid neid kaasaskantava Ramani spektromeetri abil.
Seejärel lisati testribale materjalid, mis esialgsetes testides kõige paremini toimisid – hõbeda nanoosakestega seotud võrestruktuurid (perioodilised rakustruktuurid). Merevee- ja mageveeproovidele lisati väikeses koguses päris insektitsiide (Siram ja parakvaat) ning asetati SERS-analüüsi jaoks testribadele.
Vesi võetakse Portugalis Aveiros asuva jõe suudmest ja samas piirkonnas asuvatest kraanidest, mida regulaarselt kontrollitakse, et tõhusalt jälgida veereostust.
Teadlased leidsid, et ribad suutsid tuvastada kahte pestitsiidimolekuli kontsentratsioonides kuni 1 mikromol, mis on samaväärne ühe pestitsiidimolekuliga miljoni veemolekuli kohta.
Üks artikli autoritest on professor Shanmugam Kumar Glasgow' ülikooli James Watti insenerikoolist. See töö tugineb tema uurimistööle 3D-printimistehnoloogia kasutamise kohta unikaalsete omadustega nanotehnoloogiliste struktuurvõrede loomiseks.
„Selle eeluuringu tulemused on väga julgustavad ja näitavad, et neid odavaid materjale saab kasutada SERS-i andurite tootmiseks pestitsiidide tuvastamiseks isegi väga madalate kontsentratsioonide korral.“
Artikli kaasautor ja dr Sara Fateixa Aveiro ülikooli CICECO Aveiro materjalide instituudist on välja töötanud plasma nanoosakesed, mis toetavad SERS-tehnoloogiat. Kuigi käesolevas artiklis uuritakse süsteemi võimet tuvastada teatud tüüpi veesaasteaineid, saaks tehnoloogiat hõlpsasti rakendada ka veesaasteainete esinemise jälgimiseks.
Postituse aeg: 24. jaanuar 2024