Pasukan penyelidik dari universiti di Scotland, Portugal dan Jerman telah membangunkan sensor yang boleh membantu mengesan kehadiran racun perosak dalam kepekatan yang sangat rendah dalam sampel air.
Kerja mereka, yang diterangkan dalam kertas baru yang diterbitkan hari ini dalam jurnal Bahan dan Kejuruteraan Polimer, boleh membuat pemantauan air lebih cepat, lebih mudah, dan lebih murah.
Racun perosak digunakan secara meluas dalam pertanian di seluruh dunia untuk mengelakkan kehilangan tanaman.Walau bagaimanapun, berhati-hati mesti dilakukan, kerana kebocoran kecil ke dalam tanah, air bawah tanah atau air laut boleh menyebabkan kemudaratan kepada kesihatan manusia, haiwan dan alam sekitar.
Pemantauan alam sekitar yang kerap adalah penting untuk meminimumkan pencemaran air supaya tindakan segera boleh diambil apabila racun perosak dikesan dalam sampel air.Pada masa ini, ujian racun perosak biasanya dilakukan di bawah keadaan makmal menggunakan kaedah seperti kromatografi dan spektrometri jisim.
Walaupun ujian ini memberikan keputusan yang boleh dipercayai dan tepat, ia boleh memakan masa dan mahal untuk dilakukan.Satu alternatif yang menjanjikan ialah alat analisis kimia yang dipanggil Penyebaran Raman dipertingkatkan permukaan (SERS).
Apabila cahaya mengenai molekul, ia berselerak pada frekuensi yang berbeza bergantung pada struktur molekul molekul.SERS membolehkan saintis mengesan dan mengenal pasti jumlah molekul sisa dalam sampel ujian yang terjerap pada permukaan logam dengan menganalisis "cap jari" unik cahaya yang bertaburan oleh molekul.
Kesan ini boleh dipertingkatkan dengan mengubah suai permukaan logam supaya ia boleh menyerap molekul, dengan itu meningkatkan keupayaan sensor untuk mengesan kepekatan rendah molekul dalam sampel.
Pasukan penyelidik menetapkan untuk membangunkan kaedah ujian baharu yang lebih mudah alih yang boleh menyerap molekul ke dalam sampel air menggunakan bahan bercetak 3D yang tersedia dan memberikan keputusan awal yang tepat di lapangan.
Untuk berbuat demikian, mereka mengkaji beberapa jenis struktur sel yang dibuat daripada campuran polipropilena dan tiub karbon berbilang dinding.Bangunan-bangunan itu dicipta menggunakan filamen cair, sejenis cetakan 3D yang biasa.
Menggunakan teknik kimia basah tradisional, nanopartikel perak dan emas dimendapkan pada permukaan struktur sel untuk membolehkan proses serakan Raman yang dipertingkatkan permukaan.
Mereka menguji keupayaan beberapa struktur bahan sel bercetak 3D yang berbeza untuk menyerap dan menyerap molekul pewarna organik metilena biru, dan kemudian menganalisisnya menggunakan spektrometer Raman mudah alih.
Bahan yang menunjukkan prestasi terbaik dalam ujian awal - reka bentuk kekisi (struktur selular berkala) yang diikat pada nanozarah perak - kemudiannya ditambah pada jalur ujian.Sebilangan kecil racun serangga sebenar (Siram dan paraquat) telah ditambah ke dalam air laut dan sampel air tawar dan diletakkan pada jalur ujian untuk analisis SERS.
Air diambil dari muara sungai di Aveiro, Portugal, dan dari paip di kawasan yang sama, yang diuji secara berkala untuk memantau pencemaran air dengan berkesan.
Para penyelidik mendapati bahawa jalur itu dapat mengesan dua molekul racun perosak dalam kepekatan serendah 1 mikromol, yang bersamaan dengan satu molekul racun perosak per juta molekul air.
Profesor Shanmugam Kumar, dari Sekolah Kejuruteraan James Watt di Universiti Glasgow, adalah salah seorang pengarang kertas itu.Kerja ini dibina berdasarkan penyelidikannya ke dalam penggunaan teknologi percetakan 3D untuk mencipta kekisi struktur kejuruteraan nano dengan sifat unik.
"Hasil kajian awal ini sangat menggalakkan dan menunjukkan bahawa bahan kos rendah ini boleh digunakan untuk menghasilkan sensor untuk SERS untuk mengesan racun perosak, walaupun pada kepekatan yang sangat rendah."
Dr. Sara Fateixa dari Institut Bahan CICECO Aveiro di Universiti Aveiro, pengarang bersama kertas kerja, telah membangunkan nanopartikel plasma yang menyokong teknologi SERS.Walaupun kertas kerja ini mengkaji keupayaan sistem untuk mengesan jenis bahan cemar air tertentu, teknologi ini boleh digunakan dengan mudah untuk memantau kehadiran bahan cemar air.
Masa siaran: Jan-24-2024