'n Span navorsers van universiteite in Skotland, Portugal en Duitsland het 'n sensor ontwikkel wat kan help om die teenwoordigheid van plaagdoders in baie lae konsentrasies in watermonsters op te spoor.
Hul werk, wat beskryf word in 'n nuwe artikel wat vandag in die tydskrif Polymer Materials and Engineering gepubliseer is, kan watermonitering vinniger, makliker en goedkoper maak.
Plaagdoders word wyd in die landbou regoor die wêreld gebruik om oesverliese te voorkom. Versigtigheid moet egter uitgeoefen word, aangesien selfs klein lekkasies in grond, grondwater of seewater skade aan menslike, dierlike en omgewingsgesondheid kan veroorsaak.
Gereelde omgewingsmonitering is noodsaaklik om waterbesoedeling te verminder sodat vinnig opgetree kan word wanneer plaagdoders in watermonsters opgespoor word. Tans word plaagdodertoetsing gewoonlik onder laboratoriumtoestande gedoen met behulp van metodes soos chromatografie en massaspektrometrie.
Alhoewel hierdie toetse betroubare en akkurate resultate lewer, kan dit tydrowend en duur wees om uit te voer. Een belowende alternatief is 'n chemiese analise-instrument genaamd oppervlakversterkte Raman-verstrooiing (SERS).
Wanneer lig 'n molekule tref, verstrooi dit teen verskillende frekwensies, afhangende van die molekulêre struktuur van die molekule. SERS stel wetenskaplikes in staat om die hoeveelheid oorblywende molekules in 'n toetsmonster wat op 'n metaaloppervlak geadsorbeer is, op te spoor en te identifiseer deur die unieke "vingerafdruk" van lig wat deur die molekules verstrooi word, te analiseer.
Hierdie effek kan versterk word deur die metaaloppervlak te wysig sodat dit molekules kan adsorbeer, waardeur die sensor se vermoë om lae konsentrasies molekules in die monster op te spoor, verbeter word.
Die navorsingspan het 'n nuwe, meer draagbare toetsmetode ontwikkel wat molekules in watermonsters kan adsorbeer deur gebruik te maak van beskikbare 3D-gedrukte materiale en akkurate aanvanklike resultate in die veld te lewer.
Om dit te doen, het hulle verskeie verskillende tipes selstrukture bestudeer wat gemaak is van 'n mengsel van polipropileen en meerwandige koolstof-nanobuise. Die geboue is geskep met behulp van gesmelte filamente, 'n algemene tipe 3D-drukwerk.
Deur gebruik te maak van tradisionele natchemietegnieke word silwer- en goud-nanopartikels op die oppervlak van die selstruktuur neergelê om 'n oppervlakversterkte Raman-verstrooiingsproses moontlik te maak.
Hulle het die vermoë van verskeie verskillende 3D-gedrukte selmateriaalstrukture getoets om molekules van die organiese kleurstof metileenblou te absorbeer en te adsorbeer, en dit toe met behulp van 'n draagbare Raman-spektrometer geanaliseer.
Die materiale wat die beste in die aanvanklike toetse gevaar het – roosterontwerpe (periodieke sellulêre strukture) gebind aan silwer nanopartikels – is toe by die toetsstrook gevoeg. Klein hoeveelhede regte insekdoders (Siram en paraquat) is by seewater- en varswatermonsters gevoeg en op toetsstrokies geplaas vir SERS-analise.
Die water word geneem uit die riviermond in Aveiro, Portugal, en uit krane in dieselfde gebied, wat gereeld getoets word om waterbesoedeling effektief te monitor.
Die navorsers het bevind dat die stroke twee plaagdodermolekules in konsentrasies so laag as 1 mikromol kon opspoor, wat gelykstaande is aan een plaagdodermolekule per miljoen watermolekules.
Professor Shanmugam Kumar, van die James Watt Skool vir Ingenieurswese aan die Universiteit van Glasgow, is een van die outeurs van die artikel. Hierdie werk bou voort op sy navorsing oor die gebruik van 3D-druktegnologie om nano-geïngenieerde strukturele roosters met unieke eienskappe te skep.
“Die resultate van hierdie voorlopige studie is baie bemoedigend en toon dat hierdie laekoste-materiale gebruik kan word om sensors vir SERS te vervaardig om plaagdoders op te spoor, selfs teen baie lae konsentrasies.”
Dr. Sara Fateixa van die CICECO Aveiro Materiaalinstituut aan die Universiteit van Aveiro, 'n medeskrywer van die artikel, het plasma-nanopartikels ontwikkel wat SERS-tegnologie ondersteun. Terwyl hierdie artikel die stelsel se vermoë ondersoek om spesifieke tipes waterbesoedelingstowwe op te spoor, kan die tegnologie maklik toegepas word om die teenwoordigheid van waterbesoedelingstowwe te monitor.
Plasingstyd: 24 Januarie 2024