Šotimaa, Portugali ja Saksamaa ülikoolide teadlaste meeskond on välja töötanud anduri, mis aitab tuvastada pestitsiidide esinemist väga madalas kontsentratsioonis veeproovides.
Nende töö, mida on kirjeldatud täna ajakirjas Polymer Materials and Engineering avaldatud uues artiklis, võib muuta veeseire kiiremaks, lihtsamaks ja odavamaks.
Pestitsiide kasutatakse laialdaselt kogu maailma põllumajanduses, et vältida saagikadu.Siiski tuleb olla ettevaatlik, sest isegi väikesed lekked pinnasesse, põhjavette või merevette võivad kahjustada inimeste, loomade ja keskkonna tervist.
Regulaarne keskkonnaseire on oluline vee saastumise minimeerimiseks, nii et pestitsiidide avastamisel veeproovides saaks viivitamatult 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 kulukad.Üks paljutõotav alternatiiv on keemilise analüüsi tööriist, mida nimetatakse pinnaga täiustatud Raman Scatteringiks (SERS).
Kui valgus tabab molekuli, hajub see sõltuvalt molekuli molekulaarstruktuurist erinevatel sagedustel.SERS võimaldab teadlastel tuvastada ja tuvastada jääkmolekulide kogust metallpinnale adsorbeeritud katseproovis, analüüsides molekulide poolt hajutatud valguse ainulaadset "sõrmejälge".
Seda efekti saab suurendada, muutes metallpinda nii, et see saaks molekule adsorbeerida, parandades seeläbi anduri võimet tuvastada proovis molekulide madalaid kontsentratsioone.
Uurimisrühm otsustas välja töötada uue, kaasaskantavama katsemeetodi, mis saaks olemasolevate 3D-prinditud materjalide abil molekule veeproovidesse adsorbeerida ja anda täpseid esialgseid tulemusi.
Selleks uurisid nad mitut erinevat tüüpi rakustruktuure, mis olid valmistatud polüpropüleeni ja mitme seinaga süsinik-nanotorude segust.Hooned loodi sulafilamentide abil, mis on levinud 3D-printimise tüüp.
Traditsiooniliste märgkeemia tehnikate abil sadestatakse rakustruktuuri pinnale hõbeda ja kulla nanoosakesed, et võimaldada pinnaga täiustatud Ramani hajumise protsessi.
Nad testisid mitme erineva 3D-prinditud rakumaterjali struktuuri võimet absorbeerida ja adsorbeerida orgaanilise värvaine metüleensinise molekule ning seejärel analüüsisid neid kaasaskantava Ramani spektromeetriga.
Seejärel lisati testribale materjalid, mis esialgsetes katsetes kõige paremini toimisid – hõbeda nanoosakestega seotud võrekujundused (perioodilised rakustruktuurid).Väikeses koguses tõelisi insektitsiide (Siram ja parakvaat) lisati merevee- ja mageveeproovidele ning asetati testribadele SERS-analüüsi jaoks.
Vett võetakse Portugali Aveiro jõe suudmest ja samas piirkonnas asuvatest kraanidest, mida veereostuse tõhusaks jälgimiseks regulaarselt testitakse.
Teadlased leidsid, et ribad suutsid tuvastada kahte pestitsiidimolekuli kontsentratsioonis kuni 1 mikromool, mis võrdub ühe pestitsiidimolekuliga miljoni veemolekuli kohta.
Professor Shanmugam Kumar Glasgow ülikooli James Watti insenerikoolist on üks selle artikli autoreid.See töö tugineb tema uurimistööle 3D-printimise tehnoloogia kasutamise kohta unikaalsete omadustega nanokonstrueeritud struktuurvõrede loomiseks.
"Selle esialgse uuringu tulemused on väga julgustavad ja näitavad, et neid odavaid materjale saab kasutada SERS-i andurite tootmiseks pestitsiidide tuvastamiseks isegi väga madalate kontsentratsioonide korral."
Doktor Sara Fateixa Aveiro ülikooli CICECO Aveiro materjalide instituudist, töö kaasautor, on välja töötanud plasma nanoosakesed, mis toetavad SERS-tehnoloogiat.Kuigi käesolev artikkel uurib süsteemi võimet tuvastada teatud tüüpi veesaasteaineid, saab seda tehnoloogiat hõlpsasti rakendada veesaasteainete olemasolu jälgimiseks.
Postitusaeg: 24. jaanuar 2024