Mokslininkų komanda iš Škotijos, Portugalijos ir Vokietijos universitetų sukūrė jutiklį, kuris gali padėti aptikti labai mažos koncentracijos pesticidų buvimą vandens mėginiuose.
Jų darbas, aprašytas šiandien žurnale „Polymer Materials and Engineering“ paskelbtame naujame dokumente, galėtų pagreitinti, paprastinti ir piginti vandens stebėjimą.
Pesticidai plačiai naudojami viso pasaulio žemės ūkyje, siekiant išvengti derliaus praradimo.Tačiau reikia būti atsargiems, nes net ir nedidelis nuotėkis į dirvą, požeminį ar jūros vandenį gali pakenkti žmonių, gyvūnų ir aplinkos sveikatai.
Reguliarus aplinkos stebėjimas yra būtinas siekiant sumažinti vandens užterštumą, kad būtų galima nedelsiant imtis veiksmų, kai vandens mėginiuose aptinkami pesticidai.Šiuo metu pesticidų bandymai dažniausiai atliekami laboratorinėmis sąlygomis, naudojant tokius metodus kaip chromatografija ir masės spektrometrija.
Nors šie testai suteikia patikimus ir tikslius rezultatus, jie gali užtrukti ir brangiai atlikti.Viena perspektyvi alternatyva yra cheminės analizės įrankis, vadinamas paviršiuje patobulinta Ramano sklaida (SERS).
Kai šviesa patenka į molekulę, ji išsisklaido skirtingais dažniais, priklausomai nuo molekulės molekulinės struktūros.SERS leidžia mokslininkams aptikti ir nustatyti likusių molekulių kiekį bandomajame mėginyje, adsorbuotame ant metalinio paviršiaus, analizuojant unikalų molekulių išsklaidytos šviesos „pirštų atspaudą“.
Šį efektą galima sustiprinti modifikuojant metalinį paviršių, kad jis galėtų adsorbuoti molekules, taip pagerinant jutiklio gebėjimą aptikti mažą molekulių koncentraciją mėginyje.
Mokslininkų komanda nusprendė sukurti naują, nešiojamesnį bandymo metodą, kuris galėtų adsorbuoti molekules į vandens mėginius naudojant turimas 3D spausdintas medžiagas ir pateikti tikslius pradinius rezultatus šioje srityje.
Norėdami tai padaryti, jie ištyrė keletą skirtingų tipų ląstelių struktūrų, pagamintų iš polipropileno ir kelių sienelių anglies nanovamzdelių mišinio.Pastatai buvo sukurti naudojant išlydytus siūlus – įprastą 3D spausdinimo būdą.
Naudojant tradicinius šlapiosios chemijos metodus, sidabro ir aukso nanodalelės nusodinamos ant ląstelės struktūros paviršiaus, kad būtų galima pagerinti Ramano sklaidos procesą.
Jie išbandė kelių skirtingų 3D spausdintų ląstelių medžiagų struktūrų gebėjimą sugerti ir adsorbuoti organinio dažiklio metileno mėlynojo molekules, o tada jas analizavo naudodami nešiojamąjį Ramano spektrometrą.
Tada į bandymo juostelę buvo įtrauktos medžiagos, kurios pirmaisiais bandymais pasirodė geriausiais – grotelių dizainas (periodinės ląstelių struktūros), surištos su sidabro nanodalelėmis.Nedideli kiekiai tikrų insekticidų (Siram ir parakvatas) buvo dedami į jūros vandens ir gėlo vandens mėginius ir dedami ant bandymo juostelių SERS analizei.
Vanduo imamas iš upės žiočių Aveire (Portugalijoje) ir iš toje pačioje vietovėje esančių čiaupų, kurie reguliariai tikrinami, siekiant efektyviai stebėti vandens taršą.
Tyrėjai išsiaiškino, kad juostelės sugebėjo aptikti dvi pesticidų molekules, kurių koncentracija yra net 1 mikromolis, o tai atitinka vieną pesticido molekulę milijonui vandens molekulių.
Profesorius Shanmugam Kumar iš James Watt inžinerijos mokyklos Glazgo universitete yra vienas iš šio straipsnio autorių.Šis darbas grindžiamas jo tyrimais, susijusiais su 3D spausdinimo technologijos panaudojimu kuriant unikalių savybių turinčias nanoinžinerines struktūrines groteles.
"Šio preliminaraus tyrimo rezultatai yra labai džiuginantys ir rodo, kad šios nebrangios medžiagos gali būti naudojamos gaminant jutiklius, skirtus SERS, kad būtų galima aptikti pesticidus net ir esant labai mažoms koncentracijoms."
Dr. Sara Fateixa iš Aveiro universiteto CICECO Aveiro medžiagų instituto, šio straipsnio bendraautorė, sukūrė plazmos nanodaleles, kurios palaiko SERS technologiją.Nors šiame dokumente nagrinėjamas sistemos gebėjimas aptikti tam tikrus vandens teršalų tipus, technologiją galima lengvai pritaikyti vandens teršalų buvimui stebėti.
Paskelbimo laikas: 2024-01-24