Тим истраживача са универзитета у Шкотској, Португалу и Немачкој развио је сензор који може помоћи у откривању присуства пестицида у веома ниским концентрацијама у узорцима воде.
Њихов рад, описан у новом раду објављеном данас у часопису Полимерни материјали и инжењерство, могао би да учини праћење воде бржим, лакшим и јефтинијим.
Пестициди се широко користе у пољопривреди широм света како би се спречили губици усева. Међутим, потребан је опрез, јер чак и мала цурења у земљиште, подземне воде или морску воду могу проузроковати штету по здравље људи, животиња и животне средине.
Редовно праћење животне средине је неопходно како би се минимизирало загађење воде, како би се могле брзо предузети мере када се пестициди открију у узорцима воде. Тренутно се тестирање пестицида обично обавља у лабораторијским условима коришћењем метода као што су хроматографија и масена спектрометрија.
Иако ови тестови пружају поуздане и тачне резултате, њихово извођење може бити дуготрајно и скупо. Једна обећавајућа алтернатива је алат за хемијску анализу назван површински побољшано Раманово расејање (SERS).
Када светлост погоди молекул, она се расејава на различитим фреквенцијама у зависности од молекуларне структуре молекула. SERS омогућава научницима да детектују и идентификују количину резидуалних молекула у тест узорку адсорбованих на металној површини анализирајући јединствени „отисак прста“ светлости коју расејавају молекули.
Овај ефекат се може побољшати модификовањем металне површине тако да може да адсорбује молекуле, чиме се побољшава способност сензора да детектује ниске концентрације молекула у узорку.
Истраживачки тим је кренуо у развој нове, преносивије методе испитивања која би могла да адсорбује молекуле у узорке воде користећи доступне 3Д штампане материјале и пружи тачне почетне резултате на терену.
Да би то урадили, проучавали су неколико различитих типова ћелијских структура направљених од мешавине полипропилена и вишеслојних угљеничних наноцеви. Зграде су направљене коришћењем растопљених филамената, уобичајене врсте 3Д штампања.
Користећи традиционалне технике влажне хемије, наночестице сребра и злата се таложе на површини ћелијске структуре како би се омогућио процес Рамановог расејања са побољшаном површином.
Тестирали су способност неколико различитих 3Д штампаних структура ћелијског материјала да апсорбују и адсорбују молекуле органске боје метилен плаве, а затим су их анализирали помоћу преносивог Рамановог спектрометра.
Материјали који су се најбоље показали у почетним тестовима – решеткасти дизајни (периодични ћелијски структури) везани за наночестице сребра – затим су додати на тест траку. Мале количине правих инсектицида (Сирама и параквата) додате су у узорке морске и слатке воде и стављене на тест траке за SERS анализу.
Вода се узима из ушћа реке у Авеиру, у Португалу, и из славина у истом подручју, које се редовно тестирају како би се ефикасно пратило загађење воде.
Истраживачи су открили да су траке биле у стању да детектују два молекула пестицида у концентрацијама од само 1 микромола, што је еквивалентно једном молекулу пестицида на милион молекула воде.
Професор Шанмугам Кумар са Техничког факултета Џејмса Вата на Универзитету у Глазгову један је од аутора рада. Овај рад се надовезује на његово истраживање употребе 3Д технологије штампања за стварање наноинжењерских структурних решетки са јединственим својствима.
„Резултати ове прелиминарне студије су веома охрабрујући и показују да се ови јефтини материјали могу користити за производњу сензора за SERS за детекцију пестицида, чак и при веома ниским концентрацијама.“
Др Сара Фатеикса из Института за материјале CICECO Aveiro на Универзитету у Авеиру, коауторка рада, развила је плазма наночестице које подржавају SERS технологију. Иако овај рад испитује способност система да детектује одређене врсте загађивача воде, технологија би се лако могла применити за праћење присуства загађивача воде.
Време објаве: 24. јануар 2024.