Tím výskumníkov z univerzít v Škótsku, Portugalsku a Nemecku vyvinul senzor, ktorý môže pomôcť odhaliť prítomnosť pesticídov vo veľmi nízkych koncentráciách vo vzorkách vody.
Ich práca, opísaná v novom článku publikovanom dnes v časopise Polymer Materials and Engineering, by mohla zrýchliť, zjednodušiť a zlacniť monitorovanie vody.
Pesticídy sú široko používané v poľnohospodárstve na celom svete, aby sa zabránilo stratám na úrode.Treba však byť opatrný, pretože aj malé úniky do pôdy, podzemnej alebo morskej vody môžu poškodiť zdravie ľudí, zvierat a životného prostredia.
Pravidelné monitorovanie životného prostredia je nevyhnutné na minimalizáciu kontaminácie vody, aby bolo možné okamžite zasiahnuť, keď sa vo vzorkách vody zistia pesticídy.V súčasnosti sa testovanie pesticídov zvyčajne vykonáva v laboratórnych podmienkach pomocou metód, ako je chromatografia a hmotnostná spektrometria.
Hoci tieto testy poskytujú spoľahlivé a presné výsledky, ich vykonanie môže byť časovo náročné a nákladné.Jednou sľubnou alternatívou je nástroj chemickej analýzy nazývaný Ramanov rozptyl s vylepšeným povrchom (SERS).
Keď svetlo dopadne na molekulu, rozptýli sa na rôznych frekvenciách v závislosti od molekulárnej štruktúry molekuly.SERS umožňuje vedcom detekovať a identifikovať množstvo zvyškových molekúl v testovanej vzorke adsorbovanej na kovovom povrchu analýzou jedinečného „odtlačku prsta“ svetla rozptýleného molekulami.
Tento efekt možno zvýšiť úpravou povrchu kovu tak, aby mohol adsorbovať molekuly, čím sa zlepší schopnosť senzora detekovať nízke koncentrácie molekúl vo vzorke.
Výskumný tím sa rozhodol vyvinúť novú, prenosnejšiu testovaciu metódu, ktorá by mohla adsorbovať molekuly do vzoriek vody pomocou dostupných 3D tlačených materiálov a poskytnúť presné počiatočné výsledky v teréne.
Aby tak urobili, študovali niekoľko rôznych typov bunkových štruktúr vyrobených zo zmesi polypropylénu a viacstenných uhlíkových nanorúriek.Budovy boli vytvorené pomocou roztavených filamentov, čo je bežný typ 3D tlače.
Pomocou tradičných techník mokrej chémie sa nanočastice striebra a zlata ukladajú na povrch bunkovej štruktúry, aby sa umožnil proces Ramanovho rozptylu s vylepšeným povrchom.
Testovali schopnosť niekoľkých rôznych 3D tlačených bunkových materiálových štruktúr absorbovať a adsorbovať molekuly organického farbiva metylénovej modrej a potom ich analyzovať pomocou prenosného Ramanovho spektrometra.
Do testovacieho prúžku sa potom pridali materiály, ktoré mali najlepšie výsledky v počiatočných testoch – mriežkové vzory (periodické bunkové štruktúry) viazané na nanočastice striebra.Malé množstvá skutočných insekticídov (Siram a paraquat) sa pridali do vzoriek morskej a sladkej vody a umiestnili sa na testovacie prúžky na analýzu SERS.
Voda sa odoberá z ústia rieky v portugalskom meste Aveiro a z vodovodných kohútikov v rovnakej oblasti, ktoré sú pravidelne testované na efektívne monitorovanie znečistenia vody.
Výskumníci zistili, že prúžky boli schopné detekovať dve molekuly pesticídov v koncentráciách nízkych ako 1 mikromól, čo zodpovedá jednej molekule pesticídu na milión molekúl vody.
Profesor Shanmugam Kumar z James Watt School of Engineering na University of Glasgow je jedným z autorov článku.Táto práca stavia na jeho výskume využitia technológie 3D tlače na vytvorenie nanoinžinierskych štruktúrnych mriežok s jedinečnými vlastnosťami.
"Výsledky tejto predbežnej štúdie sú veľmi povzbudivé a ukazujú, že tieto lacné materiály možno použiť na výrobu senzorov pre SERS na detekciu pesticídov, dokonca aj pri veľmi nízkych koncentráciách."
Dr. Sara Fateixa z CICECO Aveiro Materials Institute na University of Aveiro, spoluautorka článku, vyvinula plazmové nanočastice, ktoré podporujú technológiu SERS.Zatiaľ čo tento dokument skúma schopnosť systému detegovať špecifické typy kontaminantov vody, túto technológiu možno jednoducho použiť na monitorovanie prítomnosti kontaminantov vody.
Čas odoslania: 24. januára 2024