Ջրի որակի ցուցիչ

Շոտլանդիայի, Պորտուգալիայի և Գերմանիայի համալսարանների հետազոտողների խումբը մշակել է սենսոր, որը կարող է օգնել հայտնաբերել թունաքիմիկատների առկայությունը ջրի նմուշներում շատ ցածր կոնցենտրացիաներում:
Նրանց աշխատանքը, որը նկարագրված է այսօր Polymer Materials and Engineering ամսագրում հրապարակված նոր աշխատության մեջ, կարող է ջրի մոնիտորինգն ավելի արագ, հեշտ և էժան դարձնել:
Թունաքիմիկատները լայնորեն օգտագործվում են ամբողջ աշխարհում գյուղատնտեսության մեջ՝ կանխելու բերքի կորուստները:Այնուամենայնիվ, պետք է զգույշ լինել, քանի որ նույնիսկ փոքր արտահոսքերը հողում, ստորերկրյա կամ ծովային ջրերում կարող են վնաս պատճառել մարդկանց, կենդանիների և շրջակա միջավայրի առողջությանը:

Շրջակա միջավայրի կանոնավոր մոնիտորինգը կարևոր է ջրի աղտոտումը նվազագույնի հասցնելու համար, որպեսզի հնարավոր լինի արագ գործողություններ ձեռնարկել, երբ թունաքիմիկատներ հայտնաբերվեն ջրի նմուշներում:Ներկայումս թունաքիմիկատների փորձարկումը սովորաբար կատարվում է լաբորատոր պայմաններում՝ օգտագործելով այնպիսի մեթոդներ, ինչպիսիք են քրոմատագրությունը և զանգվածային սպեկտրոմետրիան:
Թեև այս թեստերը ապահովում են հուսալի և ճշգրիտ արդյունքներ, դրանք կարող են ժամանակատար և ծախսատար լինել:Խոստումնալից այլընտրանքներից մեկը քիմիական վերլուծության գործիքն է, որը կոչվում է մակերեսային ընդլայնված Raman Scattering (SERS):
Երբ լույսը հարվածում է մոլեկուլին, այն ցրվում է տարբեր հաճախականություններով՝ կախված մոլեկուլի մոլեկուլային կառուցվածքից։SERS-ը թույլ է տալիս գիտնականներին հայտնաբերել և բացահայտել մնացորդային մոլեկուլների քանակը մետաղական մակերեսի վրա ներծծված փորձանմուշի մեջ՝ վերլուծելով մոլեկուլների կողմից ցրված լույսի յուրահատուկ «մատնահետքը»:
Այս էֆեկտը կարող է ընդլայնվել՝ փոփոխելով մետաղի մակերեսը, որպեսզի այն կարողանա կլանել մոլեկուլները՝ դրանով իսկ բարելավելով ցուցիչի՝ նմուշում մոլեկուլների ցածր կոնցենտրացիաները հայտնաբերելու ունակությունը:
Հետազոտական ​​թիմը ձեռնամուխ եղավ նոր, ավելի շարժական փորձարկման մեթոդ մշակելուն, որը կարող է մոլեկուլները կլանել ջրի նմուշների մեջ՝ օգտագործելով հասանելի 3D տպագիր նյութերը և ապահովել ճշգրիտ նախնական արդյունքներ դաշտում:
Դա անելու համար նրանք ուսումնասիրեցին մի քանի տարբեր տեսակի բջջային կառուցվածքներ, որոնք պատրաստված էին պոլիպրոպիլենից և բազմապատ ածխածնային նանոխողովակներից:Շենքերը ստեղծվել են հալած թելերի միջոցով՝ 3D տպագրության սովորական տեսակ:
Օգտագործելով թաց քիմիայի ավանդական տեխնիկան, արծաթի և ոսկու նանոմասնիկները կուտակվում են բջջի կառուցվածքի մակերեսին, որպեսզի հնարավորություն ընձեռվի մակերեսով ուժեղացված Ռամանի ցրման գործընթացին:
Նրանք փորձարկեցին մի քանի տարբեր 3D տպագրված բջջային նյութի կառուցվածքների կարողությունը՝ կլանելու և ներծծելու մեթիլեն կապույտ օրգանական ներկի մոլեկուլները, այնուհետև վերլուծեցին դրանք՝ օգտագործելով շարժական Raman սպեկտրոմետր:
Այն նյութերը, որոնք լավագույն արդյունքն են ունեցել սկզբնական փորձարկումներում՝ վանդակավոր ձևավորումներ (պարբերական բջջային կառուցվածքներ), որոնք կապված են արծաթի նանոմասնիկների հետ, այնուհետև ավելացվել են փորձարկման շերտին:Փոքր քանակությամբ իրական միջատասպաններ (Siram և paraquat) ավելացվել են ծովի և քաղցրահամ ջրի նմուշներին և տեղադրվել փորձարկման շերտերի վրա SERS վերլուծության համար:
Ջուրը վերցվում է Պորտուգալիայի Ավեյրո քաղաքի գետաբերանից և նույն տարածքում գտնվող ծորակներից, որոնք պարբերաբար փորձարկվում են ջրի աղտոտվածությունը արդյունավետ վերահսկելու համար:
Հետազոտողները պարզել են, որ շերտերը կարողացել են հայտնաբերել թունաքիմիկատների երկու մոլեկուլ 1 միկրոմոլի ցածր կոնցենտրացիաներում, ինչը համարժեք է մեկ թունաքիմիկատի մոլեկուլի մեկ միլիոն ջրի մոլեկուլի համար:
Պրոֆեսոր Շանմուգամ Կումարը՝ Գլազգոյի համալսարանի Ջեյմս Ուոթի ճարտարագիտական ​​դպրոցից, աշխատության հեղինակներից մեկն է։Այս աշխատանքը հիմնված է 3D տպագրության տեխնոլոգիայի օգտագործման վերաբերյալ նրա հետազոտությունների վրա՝ եզակի հատկություններով նանոինժեներական կառուցվածքային ցանցեր ստեղծելու համար:
«Այս նախնական ուսումնասիրության արդյունքները շատ հուսադրող են և ցույց են տալիս, որ այս էժան նյութերը կարող են օգտագործվել SERS-ի համար սենսորներ արտադրելու համար՝ թունաքիմիկատները հայտնաբերելու համար, նույնիսկ շատ ցածր կոնցենտրացիաներում»:
Դոկտոր Սառա Ֆատեյքսան Ավեյրոյի համալսարանի CICECO Aveiro Նյութերի ինստիտուտից, որը հոդվածի համահեղինակն է, մշակել է պլազմայի նանոմասնիկներ, որոնք աջակցում են SERS տեխնոլոգիային:Թեև այս փաստաթուղթը ուսումնասիրում է ջրի հատուկ տեսակները հայտնաբերելու համակարգի կարողությունը, տեխնոլոգիան հեշտությամբ կարող է կիրառվել ջրի աղտոտիչների առկայությունը վերահսկելու համար: