Sensor ng Kalidad ng Tubig

Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa mga unibersidad sa Scotland, Portugal at Germany ang nakabuo ng isang sensor na makakatulong sa pagtukoy ng presensya ng mga pestisidyo sa napakababang konsentrasyon sa mga sample ng tubig.
Ang kanilang trabaho, na inilarawan sa isang bagong papel na inilathala ngayon sa journal na Polymer Materials and Engineering, ay maaaring gawing mas mabilis, mas madali, at mas mura ang pagsubaybay sa tubig.
Malawakang ginagamit ang mga pestisidyo sa agrikultura sa buong mundo upang maiwasan ang pagkalugi ng mga pananim. Gayunpaman, dapat mag-ingat, dahil kahit ang maliliit na tagas sa lupa, tubig sa lupa o tubig-dagat ay maaaring magdulot ng pinsala sa kalusugan ng tao, hayop, at kapaligiran.

Mahalaga ang regular na pagsubaybay sa kapaligiran upang mabawasan ang kontaminasyon ng tubig upang makagawa ng agarang aksyon kapag may mga pestisidyo na natukoy sa mga sample ng tubig. Sa kasalukuyan, ang pagsusuri ng pestisidyo ay karaniwang ginagawa sa ilalim ng mga kondisyon sa laboratoryo gamit ang mga pamamaraan tulad ng chromatography at mass spectrometry.
Bagama't ang mga pagsubok na ito ay nagbibigay ng maaasahan at tumpak na mga resulta, maaari itong maging matagal at magastos gawin. Ang isang magandang alternatibo ay ang isang tool sa pagsusuri ng kemikal na tinatawag na surface-enhanced Raman Scattering (SERS).
Kapag ang liwanag ay tumama sa isang molekula, ito ay kumakalat sa iba't ibang frequency depende sa istrukturang molekular ng molekula. Pinapayagan ng SERS ang mga siyentipiko na matukoy at matukoy ang dami ng mga natitirang molekula sa isang sample ng pagsubok na na-adsorb sa isang metal na ibabaw sa pamamagitan ng pagsusuri sa natatanging "fingerprint" ng liwanag na nakakalat ng mga molekula.
Ang epektong ito ay maaaring mapahusay sa pamamagitan ng pagbabago sa ibabaw ng metal upang ma-adsorb nito ang mga molekula, sa gayon ay mapapabuti ang kakayahan ng sensor na matukoy ang mababang konsentrasyon ng mga molekula sa sample.
Nagtakda ang pangkat ng pananaliksik na bumuo ng isang bago at mas madaling dalhing paraan ng pagsubok na maaaring mag-adsorb ng mga molekula sa mga sample ng tubig gamit ang mga magagamit na 3D printed na materyales at magbigay ng tumpak na mga paunang resulta sa larangan.
Upang magawa ito, pinag-aralan nila ang ilang iba't ibang uri ng istruktura ng selula na gawa sa pinaghalong polypropylene at multi-walled carbon nanotubes. Ang mga gusali ay nilikha gamit ang mga tinunaw na filament, isang karaniwang uri ng 3D printing.
Gamit ang tradisyonal na mga pamamaraan ng wet chemistry, ang mga nanoparticle ng pilak at ginto ay idineposito sa ibabaw ng istruktura ng cell upang paganahin ang isang proseso ng surface-enhanced Raman scattering.
Sinubukan nila ang kakayahan ng ilang iba't ibang 3D printed cell material structures na sumipsip at mag-adsorb ng mga molecule ng organic dye methylene blue, at pagkatapos ay sinuri ang mga ito gamit ang isang portable Raman spectrometer.
Ang mga materyales na pinakamahusay na gumanap sa mga unang pagsubok – mga disenyo ng lattice (mga periodic cellular structure) na nakagapos sa mga silver nanoparticle – ay idinagdag sa test strip. Ang maliliit na dami ng totoong insecticide (Siram at paraquat) ay idinagdag sa mga sample ng tubig-dagat at tubig-tabang at inilagay sa mga test strip para sa SERS analysis.
Ang tubig ay kinukuha mula sa bunganga ng ilog sa Aveiro, Portugal, at mula sa mga gripo sa parehong lugar, na regular na sinusuri upang epektibong masubaybayan ang polusyon sa tubig.
Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mga strip ay nakakakita ng dalawang molekula ng pestisidyo sa mga konsentrasyon na kasingbaba ng 1 micromole, na katumbas ng isang molekula ng pestisidyo bawat milyong molekula ng tubig.
Si Propesor Shanmugam Kumar, mula sa James Watt School of Engineering sa University of Glasgow, ay isa sa mga may-akda ng papel. Ang gawaing ito ay nakabatay sa kanyang pananaliksik sa paggamit ng teknolohiya ng 3D printing upang lumikha ng mga nanoengineered structural lattice na may mga natatanging katangian.
"Ang mga resulta ng paunang pag-aaral na ito ay lubos na nakapagpapatibay at nagpapakita na ang mga murang materyales na ito ay maaaring gamitin upang makagawa ng mga sensor para sa SERS upang matukoy ang mga pestisidyo, kahit na sa napakababang konsentrasyon."
Si Dr. Sara Fateuxa mula sa CICECO Aveiro Materials Institute sa University of Aveiro, isang kapwa-may-akda ng papel, ay nakabuo ng mga plasma nanoparticle na sumusuporta sa teknolohiyang SERS. Bagama't sinusuri ng papel na ito ang kakayahan ng sistema na matukoy ang mga partikular na uri ng mga kontaminante sa tubig, ang teknolohiyang ito ay madaling mailalapat upang masubaybayan ang presensya ng mga kontaminante sa tubig.