Екип от изследователи от университети в Шотландия, Португалия и Германия разработи сензор, който може да помогне за откриване на наличието на пестициди в много ниски концентрации във водни проби.
Тяхната работа, описана в нова статия, публикувана днес в списанието Polymer Materials and Engineering, може да направи мониторинга на водата по-бърз, по-лесен и по-евтин.
Пестицидите се използват широко в селското стопанство по света за предотвратяване на загуби на реколта.Трябва обаче да се внимава, тъй като дори малки течове в почвата, подпочвените или морските води могат да причинят вреда на здравето на хората, животните и околната среда.
Редовният мониторинг на околната среда е от съществено значение за минимизиране на замърсяването на водата, така че да могат да се предприемат незабавни действия, когато във водни проби бъдат открити пестициди.Понастоящем тестовете за пестициди обикновено се извършват в лабораторни условия, като се използват методи като хроматография и масспектрометрия.
Въпреки че тези тестове осигуряват надеждни и точни резултати, те могат да отнемат време и да бъдат скъпи за изпълнение.Една обещаваща алтернатива е инструмент за химически анализ, наречен повърхностно усилено раманово разсейване (SERS).
Когато светлината удари молекула, тя се разпръсква с различни честоти в зависимост от молекулярната структура на молекулата.SERS позволява на учените да открият и идентифицират количеството остатъчни молекули в тестова проба, адсорбирана върху метална повърхност, чрез анализиране на уникалния „пръстов отпечатък“ на светлината, разсеяна от молекулите.
Този ефект може да бъде подобрен чрез модифициране на металната повърхност, така че да може да адсорбира молекули, като по този начин се подобрява способността на сензора да открива ниски концентрации на молекули в пробата.
Изследователският екип се зае да разработи нов, по-преносим метод за тестване, който може да адсорбира молекули във водни проби, използвайки налични 3D печатни материали и да предостави точни първоначални резултати в полето.
За да направят това, те изследват няколко различни типа клетъчни структури, направени от смес от полипропилен и многостенни въглеродни нанотръби.Сградите са създадени с помощта на разтопени нишки, често срещан тип 3D печат.
Използвайки традиционни техники за мокра химия, сребърни и златни наночастици се отлагат върху повърхността на клетъчната структура, за да се даде възможност за повърхностно подобрен процес на раманово разсейване.
Те тестваха способността на няколко различни 3D отпечатани структури на клетъчни материали да абсорбират и адсорбират молекули на органичното багрило метиленово синьо и след това ги анализираха с помощта на преносим раманов спектрометър.
Материалите, които се представиха най-добре в първоначалните тестове – решетъчни дизайни (периодични клетъчни структури), свързани със сребърни наночастици – след това бяха добавени към тестовата лента.Малки количества истински инсектициди (Siram и paraquat) бяха добавени към проби от морска и прясна вода и поставени върху тест ленти за SERS анализ.
Водата се взема от устието на реката в Авейро, Португалия, и от кранове в същия район, които се тестват редовно за ефективно наблюдение на замърсяването на водата.
Изследователите открили, че лентите са в състояние да открият две молекули пестициди в концентрации до 1 микромол, което е еквивалентно на една молекула пестицид на милион водни молекули.
Професор Шанмугам Кумар от Инженерното училище Джеймс Уат в Университета на Глазгоу е един от авторите на статията.Тази работа се основава на неговите изследвания за използването на технология за 3D печат за създаване на наноинженерни структурни решетки с уникални свойства.
„Резултатите от това предварително проучване са много обнадеждаващи и показват, че тези евтини материали могат да се използват за производство на сензори за SERS за откриване на пестициди, дори при много ниски концентрации.“
Д-р Sara Fateixa от CICECO Aveiro Materials Institute към Университета на Aveiro, съавтор на статията, е разработила плазмени наночастици, които поддържат технологията SERS.Въпреки че тази статия разглежда способността на системата да открива специфични видове водни замърсители, технологията може лесно да се приложи за наблюдение на наличието на водни замърсители.
Време на публикуване: 24 януари 2024 г