Група даследчыкаў з універсітэтаў Шатландыі, Партугаліі і Германіі распрацавала датчык, які можа дапамагчы выявіць наяўнасць пестыцыдаў у вельмі нізкіх канцэнтрацыях у пробах вады.
Іх праца, апісаная ў новым артыкуле, апублікаваным сёння ў часопісе Polymer Materials and Engineering, можа зрабіць маніторынг вады больш хуткім, простым і танным.
Пестыцыды шырока выкарыстоўваюцца ў сельскай гаспадарцы ва ўсім свеце, каб прадухіліць страты ўраджаю.Аднак неабходна выконваць асцярожнасць, бо нават невялікія ўцечкі ў глебу, грунтавыя або марскія воды могуць нанесці шкоду здароўю людзей, жывёл і навакольнага асяроддзя.
Рэгулярны маніторынг навакольнага асяроддзя мае важнае значэнне для мінімізацыі забруджвання вады, каб можна было прыняць аператыўныя меры пры выяўленні ў пробах вады пестыцыдаў.У цяперашні час тэсціраванне пестыцыдаў звычайна праводзіцца ў лабараторных умовах з выкарыстаннем такіх метадаў, як храматаграфія і мас-спектраметрыя.
Нягледзячы на тое, што гэтыя тэсты даюць надзейныя і дакладныя вынікі, іх выкананне можа заняць шмат часу і быць дарагім.Адной з перспектыўных альтэрнатыў з'яўляецца інструмент хімічнага аналізу пад назвай раманаўскае рассейванне з узмоцненым паверхняй (SERS).
Калі святло трапляе на малекулу, яно рассейваецца з рознымі частотамі ў залежнасці ад малекулярнай структуры малекулы.SERS дазваляе навукоўцам выяўляць і ідэнтыфікаваць колькасць рэшткавых малекул у тэставым узоры, адсарбаваных на металічнай паверхні, аналізуючы унікальны «адбітак» святла, рассеянага малекуламі.
Гэты эфект можна ўзмацніць, мадыфікуючы паверхню металу так, каб яна магла адсарбаваць малекулы, тым самым паляпшаючы здольнасць датчыка выяўляць нізкія канцэнтрацыі малекул ва ўзоры.
Даследчая група ўзялася за распрацоўку новага, больш партатыўнага метаду тэставання, які мог бы адсарбаваць малекулы ў пробах вады з дапамогай даступных 3D-друкаваных матэрыялаў і даць дакладныя першапачатковыя вынікі ў палявых умовах.
Для гэтага яны вывучылі некалькі розных тыпаў клеткавых структур, зробленых з сумесі поліпрапілена і шматслойных вугляродных нанатрубак.Будынкі былі створаны з выкарыстаннем расплаўленых нітак, звычайнага тыпу 3D-друку.
Выкарыстоўваючы традыцыйныя метады вільготнай хіміі, наначасціцы срэбра і золата асаджваюцца на паверхню клетачнай структуры, каб уключыць працэс камбінацыйнага рассейвання з узмоцненым паверхняй.
Яны праверылі здольнасць некалькіх розных 3D-друкаваных структур клеткавага матэрыялу паглынаць і адсарбаваць малекулы арганічнага фарбавальніка метыленавага сіняга, а затым прааналізавалі іх з дапамогай партатыўнага раманаўскага спектрометра.
Матэрыялы, якія паказалі лепшыя вынікі ў першапачатковых выпрабаваннях - рашоткавыя канструкцыі (перыядычныя ячэістыя структуры), звязаныя з наначасціцамі срэбра - затым былі дададзены ў тэст-палоску.Невялікія колькасці сапраўдных інсектыцыдаў (сірам і паракват) былі дададзеныя да пробаў марской і прэснай вады і змешчаны на тэст-палоскі для аналізу SERS.
Вада бярэцца з вусця ракі ў Авейру, Партугалія, і з кранаў у тым жа раёне, якія рэгулярна правяраюцца для эфектыўнага маніторынгу забруджвання вады.
Даследчыкі выявілі, што палоскі здольныя выяўляць дзве малекулы пестыцыдаў у канцэнтрацыях да 1 мікрамоля, што эквівалентна адной малекуле пестыцыду на мільён малекул вады.
Прафесар Шанмугам Кумар з Інжынернай школы Джэймса Уата пры Універсітэце Глазга з'яўляецца адным з аўтараў артыкула.Гэтая праца грунтуецца на яго даследаванні выкарыстання тэхналогіі 3D-друку для стварэння нанаінжынерных структурных рашотак з унікальнымі ўласцівасцямі.
«Вынікі гэтага папярэдняга даследавання вельмі абнадзейваюць і паказваюць, што гэтыя недарагія матэрыялы могуць быць выкарыстаны для вытворчасці датчыкаў для SERS для выяўлення пестыцыдаў, нават у вельмі нізкіх канцэнтрацыях».
Доктар Сара Фатэйша з Інстытута матэрыялаў CICECO Aveiro пры Універсітэце Авейру, суаўтар артыкула, распрацавала наначасціцы плазмы, якія падтрымліваюць тэхналогію SERS.Хоць у гэтым артыкуле разглядаецца здольнасць сістэмы выяўляць пэўныя тыпы забруджвальных рэчываў у вадзе, гэтую тэхналогію можна лёгка прымяніць для маніторынгу наяўнасці забруджвальных рэчываў у вадзе.
Час публікацыі: 24 студзеня 2024 г