Tim istraživača sa sveučilišta u Škotskoj, Portugalu i Njemačkoj razvio je senzor koji može pomoći u otkrivanju prisutnosti pesticida u vrlo niskim koncentracijama u uzorcima vode.
Njihov rad, opisan u novom radu objavljenom danas u časopisu Polymer Materials and Engineering, mogao bi učiniti praćenje vode bržim, lakšim i jeftinijim.
Pesticidi se široko koriste u poljoprivredi diljem svijeta kako bi se spriječio gubitak usjeva.Međutim, treba biti oprezan, jer čak i mala curenja u tlo, podzemne ili morske vode mogu uzrokovati štetu zdravlju ljudi, životinja i okoliša.
Redovito praćenje okoliša ključno je kako bi se onečišćenje vode svelo na najmanju moguću mjeru kako bi se moglo poduzeti promptno djelovanje kada se u uzorcima vode otkriju pesticidi.Trenutno se testiranje pesticida obično provodi u laboratorijskim uvjetima pomoću metoda poput kromatografije i masene spektrometrije.
Iako ovi testovi daju pouzdane i točne rezultate, mogu biti dugotrajni i skupi za izvođenje.Jedna obećavajuća alternativa je alat za kemijsku analizu koji se zove površinski poboljšano Ramanovo raspršenje (SERS).
Kada svjetlost pogodi molekulu, ona se raspršuje na različitim frekvencijama ovisno o molekularnoj strukturi molekule.SERS omogućuje znanstvenicima da otkriju i identificiraju količinu zaostalih molekula u ispitnom uzorku adsorbiranih na metalnoj površini analizom jedinstvenog "otiska prsta" svjetlosti raspršene molekulama.
Taj se učinak može pojačati modificiranjem metalne površine tako da može adsorbirati molekule, čime se poboljšava sposobnost senzora da otkrije niske koncentracije molekula u uzorku.
Istraživački tim krenuo je u razvoj nove, prenosivije metode ispitivanja koja bi mogla adsorbirati molekule u uzorke vode koristeći dostupne 3D tiskane materijale i dati točne početne rezultate na terenu.
Kako bi to učinili, proučavali su nekoliko različitih tipova staničnih struktura napravljenih od mješavine polipropilena i ugljikovih nanocijevi s više stijenki.Zgrade su stvorene korištenjem rastaljenih filamenata, uobičajene vrste 3D printanja.
Koristeći tradicionalne tehnike mokre kemije, nanočestice srebra i zlata talože se na površini stanične strukture kako bi se omogućio površinski poboljšani proces Ramanovog raspršenja.
Testirali su sposobnost nekoliko različitih 3D tiskanih struktura staničnih materijala da apsorbiraju i adsorbiraju molekule organske boje metilensko plavo, a zatim su ih analizirali pomoću prijenosnog Ramanovog spektrometra.
Materijali koji su se najbolje pokazali u početnim testovima – rešetkasti dizajni (periodične stanične strukture) vezani za nanočestice srebra – zatim su dodani testnoj traci.Male količine pravih insekticida (Siram i paraquat) dodane su u uzorke morske i slatke vode i stavljene na test trake za SERS analizu.
Voda se uzima iz ušća rijeke u Aveiru u Portugalu i iz slavina u istom području, koje se redovito testiraju kako bi se učinkovito pratilo zagađenje vode.
Istraživači su otkrili da su trake mogle detektirati dvije molekule pesticida u koncentracijama niskim od 1 mikromola, što je ekvivalent jednoj molekuli pesticida na milijun molekula vode.
Profesor Shanmugam Kumar, s Inženjerske škole James Watt na Sveučilištu u Glasgowu, jedan je od autora rada.Ovaj se rad nadovezuje na njegovo istraživanje upotrebe tehnologije 3D ispisa za stvaranje nanoinžinjerskih strukturnih rešetki s jedinstvenim svojstvima.
"Rezultati ove preliminarne studije vrlo su ohrabrujući i pokazuju da se ovi jeftini materijali mogu koristiti za proizvodnju senzora za SERS za otkrivanje pesticida, čak i pri vrlo niskim koncentracijama."
Dr. Sara Fateixa s Instituta za materijale CICECO Aveiro na Sveučilištu u Aveiru, koautorica rada, razvila je nanočestice plazme koje podržavaju SERS tehnologiju.Iako se u ovom radu ispituje sposobnost sustava da otkrije određene vrste onečišćenja vode, tehnologija se lako može primijeniti za praćenje prisutnosti onečišćenja vode.
Vrijeme objave: 24. siječnja 2024