Су сапасының сенсоры

Шотландия, Португалия және Германия университеттерінің зерттеушілер тобы су үлгілерінде пестицидтердің өте төмен концентрацияда болуын анықтауға көмектесетін сенсор жасап шығарды.
Олардың жұмысы бүгін Polymer Materials and Engineering журналында жарияланған жаңа мақалада сипатталған, ол суды бақылауды жылдамырақ, оңайырақ және арзанырақ ете алады.
Пестицидтер бүкіл әлемде ауыл шаруашылығында егін шығынын болдырмау үшін кеңінен қолданылады. Дегенмен, абай болу керек, себебі топыраққа, жер асты суларына немесе теңіз суына енетін кішкентай ағып кетулер де адам, жануарлар және қоршаған орта денсаулығына зиян келтіруі мүмкін.

Су сынамаларынан пестицидтер анықталған кезде жедел шаралар қабылдау үшін судың ластануын азайту үшін қоршаған ортаны үнемі бақылау өте маңызды. Қазіргі уақытта пестицидтерді сынау әдетте зертханалық жағдайларда хроматография және масс-спектрометрия сияқты әдістерді қолдану арқылы жүргізіледі.
Бұл сынақтар сенімді және дәл нәтижелер бергенімен, оларды орындау көп уақытты қажет етеді және қымбатқа түсуі мүмкін. Бір перспективалы балама - беттік күшейтілген раман шашырау (SERS) деп аталатын химиялық талдау құралы.
Жарық молекулаға түскен кезде, ол молекуланың молекулалық құрылымына байланысты әртүрлі жиіліктерде шашырайды. SERS ғалымдарға молекулалар шашыраған жарықтың бірегей «саусақ ізін» талдау арқылы металл бетіне адсорбцияланған сынақ үлгісіндегі қалдық молекулалардың мөлшерін анықтауға және анықтауға мүмкіндік береді.
Бұл әсерді металл бетін молекулаларды адсорбциялай алатындай етіп өзгерту арқылы күшейтуге болады, осылайша сенсордың үлгідегі молекулалардың төмен концентрациясын анықтау қабілетін жақсартады.
Зерттеу тобы қолжетімді 3D басып шығарылған материалдарды пайдаланып, су үлгілеріне молекулаларды адсорбциялай алатын және далалық жағдайда дәл бастапқы нәтижелер бере алатын жаңа, портативті сынақ әдісін әзірлеуді мақсат етті.
Ол үшін олар полипропилен мен көп қабырғалы көміртекті нанотүтікшелердің қоспасынан жасалған бірнеше түрлі жасуша құрылымдарын зерттеді. Ғимараттар 3D басып шығарудың кең таралған түрі болып табылатын балқытылған жіпшелерді пайдаланып жасалған.
Дәстүрлі ылғалды химия әдістерін қолдана отырып, күміс және алтын нанобөлшектер жасуша құрылымының бетіне тұндырылып, беткі қабатты жақсартылған Раман шашырау процесін қамтамасыз етеді.
Олар бірнеше түрлі 3D басып шығарылған жасуша материалы құрылымдарының метилен көк органикалық бояғышының молекулаларын сіңіру және адсорбциялау қабілетін тексерді, содан кейін оларды портативті Раман спектрометрін пайдаланып талдады.
Бастапқы сынақтарда ең жақсы нәтиже көрсеткен материалдар – күміс нанобөлшектеріне байланған торлы конструкциялар (периодты жасушалық құрылымдар) сынақ жолағына қосылды. Теңіз суы мен тұщы су үлгілеріне аз мөлшерде нақты инсектицидтер (Сирам және паракват) қосылып, SERS талдауы үшін сынақ жолақтарына орналастырылды.
Су Португалияның Авейру қаласындағы өзен сағасынан және сол аймақтағы су құбырларынан алынады, олар судың ластануын тиімді бақылау үшін үнемі тексеріліп отырады.
Зерттеушілер жолақтар 1 микромолдан төмен концентрациядағы екі пестицид молекуласын анықтай алатынын анықтады, бұл миллион су молекуласына бір пестицид молекуласына тең.
Глазго университетінің Джеймс Уотт атындағы инженерлік мектебінің профессоры Шанмугам Кумар мақаланың авторларының бірі. Бұл жұмыс оның бірегей қасиеттері бар наноинженерияланған құрылымдық торларды жасау үшін 3D басып шығару технологиясын пайдалану бойынша зерттеулеріне негізделген.
«Бұл алдын ала зерттеудің нәтижелері өте көңіл қуантады және бұл арзан материалдарды пестицидтерді өте төмен концентрацияда да анықтауға арналған SERS сенсорларын жасау үшін пайдалануға болатынын көрсетеді».
Авейру университетінің CICECO Авейру материалдар институтының докторы, мақаланың бірлескен авторы Сара Фатейша SERS технологиясын қолдайтын плазмалық нанобөлшектерді жасап шығарды. Бұл мақалада жүйенің су ластаушы заттардың белгілі бір түрлерін анықтау мүмкіндігі қарастырылғанымен, бұл технологияны су ластаушы заттардың болуын бақылау үшін оңай қолдануға болады.