O echipă de cercetători de la universități din Scoția, Portugalia și Germania a dezvoltat un senzor care poate ajuta la detectarea prezenței pesticidelor în concentrații foarte scăzute în probele de apă.
Munca lor, descrisă într-o nouă lucrare publicată astăzi în revista Polymer Materials and Engineering, ar putea face monitorizarea apei mai rapidă, mai ușoară și mai ieftină.
Pesticidele sunt utilizate pe scară largă în agricultură din întreaga lume pentru a preveni pierderile de recolte.Cu toate acestea, trebuie avută prudență, deoarece chiar și scurgerile mici în sol, apele subterane sau apa de mare pot dăuna sănătății umane, animale și mediului.
Monitorizarea regulată a mediului este esențială pentru a minimiza contaminarea apei, astfel încât să se poată lua măsuri prompte atunci când pesticidele sunt detectate în probele de apă.În prezent, testarea pesticidelor se face de obicei în condiții de laborator folosind metode precum cromatografia și spectrometria de masă.
Deși aceste teste oferă rezultate fiabile și precise, ele pot fi consumatoare de timp și costisitoare de efectuat.O alternativă promițătoare este un instrument de analiză chimică numit dispersie Raman îmbunătățită la suprafață (SERS).
Când lumina lovește o moleculă, se împrăștie la frecvențe diferite, în funcție de structura moleculară a moleculei.SERS permite oamenilor de știință să detecteze și să identifice cantitatea de molecule reziduale dintr-o probă de testare adsorbită pe o suprafață metalică, analizând „amprenta digitală” unică a luminii împrăștiate de molecule.
Acest efect poate fi îmbunătățit prin modificarea suprafeței metalice, astfel încât să poată adsorbi molecule, îmbunătățind astfel capacitatea senzorului de a detecta concentrații scăzute de molecule din probă.
Echipa de cercetare și-a propus să dezvolte o nouă metodă de testare, mai portabilă, care ar putea adsorbi molecule în probele de apă folosind materiale imprimate 3D disponibile și să ofere rezultate inițiale precise în domeniu.
Pentru a face acest lucru, ei au studiat mai multe tipuri diferite de structuri celulare realizate dintr-un amestec de polipropilenă și nanotuburi de carbon cu pereți multipli.Clădirile au fost create folosind filamente topite, un tip comun de imprimare 3D.
Folosind tehnici tradiționale de chimie umedă, nanoparticulele de argint și aur sunt depuse pe suprafața structurii celulei pentru a permite un proces de împrăștiere Raman îmbunătățit la suprafață.
Ei au testat capacitatea mai multor structuri de material celular imprimate 3D de a absorbi și adsorbi molecule de colorant organic albastru de metilen și apoi le-au analizat folosind un spectrometru Raman portabil.
Materialele care s-au comportat cel mai bine la testele inițiale – modele de zăbrele (structuri celulare periodice) legate de nanoparticule de argint – au fost apoi adăugate la banda de testare.Cantități mici de insecticide reale (Siram și paraquat) au fost adăugate la probele de apă de mare și apă dulce și plasate pe benzi de testare pentru analiza SERS.
Apa este preluată de la gura râului din Aveiro, Portugalia, și de la robinete din aceeași zonă, care sunt testate în mod regulat pentru a monitoriza eficient poluarea apei.
Cercetătorii au descoperit că benzile au putut detecta două molecule de pesticide în concentrații de până la 1 micromol, ceea ce este echivalent cu o moleculă de pesticid la un milion de molecule de apă.
Profesorul Shanmugam Kumar, de la Școala de Inginerie James Watt de la Universitatea din Glasgow, este unul dintre autorii lucrării.Această lucrare se bazează pe cercetările sale privind utilizarea tehnologiei de imprimare 3D pentru a crea rețele structurale nanoinginerești cu proprietăți unice.
„Rezultatele acestui studiu preliminar sunt foarte încurajatoare și arată că aceste materiale cu costuri reduse pot fi folosite pentru a produce senzori pentru SERS pentru a detecta pesticide, chiar și la concentrații foarte scăzute.”
Dr. Sara Fateixa de la Institutul de Materiale CICECO Aveiro de la Universitatea din Aveiro, un coautor al lucrării, a dezvoltat nanoparticule de plasmă care sprijină tehnologia SERS.În timp ce această lucrare examinează capacitatea sistemului de a detecta tipuri specifice de contaminanți ai apei, tehnologia ar putea fi aplicată cu ușurință pentru a monitoriza prezența contaminanților apei.
Ora postării: 24-ian-2024