Sekumpulan 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 kerja baharu yang diterbitkan hari ini dalam jurnal Polymer Materials and Engineering, boleh menjadikan pemantauan air lebih pantas, lebih mudah dan lebih murah.
Racun perosak digunakan secara meluas dalam pertanian di seluruh dunia untuk mencegah kehilangan hasil tanaman. Walau bagaimanapun, berhati-hati mesti diambil, 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 dapat 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 andal dan tepat, ia boleh memakan masa dan mahal untuk dilakukan. Satu alternatif yang menjanjikan ialah alat analisis kimia yang dipanggil Penyerakan Raman yang Dipertingkatkan Permukaan (SERS).
Apabila cahaya mengenai molekul, ia akan berselerak pada frekuensi yang berbeza bergantung pada struktur molekul molekul tersebut. SERS membolehkan saintis mengesan dan mengenal pasti jumlah molekul sisa dalam sampel ujian yang terserap pada permukaan logam dengan menganalisis "cap jari" unik cahaya yang berselerak oleh molekul tersebut.
Kesan ini boleh dipertingkatkan dengan mengubah suai permukaan logam supaya ia boleh menyerap molekul, sekali gus meningkatkan keupayaan sensor untuk mengesan kepekatan molekul yang rendah dalam sampel.
Pasukan penyelidikan itu berhasrat 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 diperbuat daripada campuran polipropilena dan nanotube karbon berbilang dinding. Bangunan-bangunan itu dicipta menggunakan filamen cair, sejenis percetakan 3D yang biasa.
Menggunakan teknik kimia basah tradisional, nanopartikel perak dan emas dimendapkan pada permukaan struktur sel untuk membolehkan proses penyebaran 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-bahan yang menunjukkan prestasi terbaik dalam ujian awal – reka bentuk kekisi (struktur selular berkala) yang terikat pada nanopartikel perak – kemudiannya ditambah pada jalur ujian. Sejumlah kecil racun serangga sebenar (Siram dan paraquat) telah ditambah pada sampel air laut dan air tawar dan diletakkan pada jalur ujian untuk analisis SERS.
Air itu 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 tersebut dapat mengesan dua molekul racun perosak dalam kepekatan serendah 1 mikromol, yang bersamaan dengan satu molekul racun perosak bagi setiap juta molekul air.
Profesor Shanmugam Kumar, dari Sekolah Kejuruteraan James Watt di Universiti Glasgow, merupakan salah seorang penulis kertas kerja ini. Kerja ini dibina berdasarkan penyelidikannya tentang penggunaan teknologi percetakan 3D untuk mencipta kekisi struktur nanokejuruteraan dengan sifat-sifat unik.
"Keputusan kajian awal ini sangat menggalakkan dan menunjukkan bahawa bahan-bahan berkos rendah ini boleh digunakan untuk menghasilkan sensor untuk SERS bagi mengesan racun perosak, walaupun pada kepekatan yang sangat rendah."
Dr. Sara Fateuxa dari Institut Bahan CICECO Aveiro di Universiti Aveiro, penulis bersama kertas kerja ini, 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: 24 Jan-2024