నీటి నాణ్యత సెన్సార్

స్కాట్లాండ్, పోర్చుగల్ మరియు జర్మనీలోని విశ్వవిద్యాలయాలకు చెందిన పరిశోధకుల బృందం, నీటి నమూనాలలో చాలా తక్కువ గాఢతలలో ఉండే పురుగుమందుల ఉనికిని గుర్తించడంలో సహాయపడే ఒక సెన్సార్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.
పాలిమర్ మెటీరియల్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ జర్నల్‌లో ఈ రోజు ప్రచురించబడిన ఒక కొత్త పత్రంలో వివరించిన వారి పని, నీటి పర్యవేక్షణను మరింత వేగవంతంగా, సులభంగా మరియు చౌకగా చేయగలదు.
ప్రపంచవ్యాప్తంగా వ్యవసాయంలో పంట నష్టాలను నివారించడానికి పురుగుమందులను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. అయితే, జాగ్రత్త వహించాలి, ఎందుకంటే నేల, భూగర్భ జలాలు లేదా సముద్రపు నీటిలోకి చిన్నపాటి లీకేజీలు కూడా మానవ, జంతు మరియు పర్యావరణ ఆరోగ్యానికి హాని కలిగించగలవు.

నీటి కాలుష్యాన్ని తగ్గించడానికి క్రమమైన పర్యావరణ పర్యవేక్షణ చాలా అవసరం, తద్వారా నీటి నమూనాలలో పురుగుమందులు కనుగొనబడినప్పుడు సత్వర చర్యలు తీసుకోవచ్చు. ప్రస్తుతం, పురుగుమందుల పరీక్ష సాధారణంగా క్రోమాటోగ్రఫీ మరియు మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ వంటి పద్ధతులను ఉపయోగించి ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో జరుగుతుంది.
ఈ పరీక్షలు విశ్వసనీయమైన మరియు కచ్చితమైన ఫలితాలను అందించినప్పటికీ, వీటిని నిర్వహించడం సమయం తీసుకునేదిగా మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్నదిగా ఉంటుంది. సర్ఫేస్-ఎన్‌హాన్స్‌డ్ రామన్ స్కాటరింగ్ (SERS) అనే రసాయన విశ్లేషణ సాధనం ఒక ఆశాజనకమైన ప్రత్యామ్నాయం.
కాంతి ఒక అణువును తాకినప్పుడు, ఆ అణువు యొక్క నిర్మాణాన్ని బట్టి అది వేర్వేరు పౌనఃపున్యాల వద్ద చెదరబడుతుంది. అణువుల ద్వారా చెదరబడిన కాంతి యొక్క ప్రత్యేకమైన "ఫింగర్‌ప్రింట్"ను విశ్లేషించడం ద్వారా, ఒక లోహ ఉపరితలంపై అధిశోషించబడిన పరీక్షా నమూనాలోని మిగిలిపోయిన అణువుల పరిమాణాన్ని గుర్తించడానికి మరియు నిర్ధారించడానికి SERS శాస్త్రవేత్తలకు వీలు కల్పిస్తుంది.
లోహ ఉపరితలం అణువులను శోషించుకునేలా సవరించడం ద్వారా ఈ ప్రభావాన్ని పెంచవచ్చు, తద్వారా నమూనాలోని తక్కువ గాఢత గల అణువులను గుర్తించే సెన్సార్ సామర్థ్యం మెరుగుపడుతుంది.
అందుబాటులో ఉన్న 3D ప్రింటెడ్ పదార్థాలను ఉపయోగించి నీటి నమూనాలలోకి అణువులను శోషించుకుని, క్షేత్రస్థాయిలో కచ్చితమైన ప్రాథమిక ఫలితాలను అందించగల ఒక కొత్త, మరింత సులభంగా తీసుకువెళ్లగలిగే పరీక్షా పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయడానికి పరిశోధన బృందం పూనుకుంది.
అలా చేయడానికి, వారు పాలీప్రొపీలిన్ మరియు బహుళ-గోడల కార్బన్ నానోట్యూబ్‌ల మిశ్రమంతో తయారు చేసిన అనేక విభిన్న రకాల కణ నిర్మాణాలను అధ్యయనం చేశారు. సాధారణ 3D ప్రింటింగ్ పద్ధతి అయిన కరిగిన ఫిలమెంట్లను ఉపయోగించి ఈ భవనాలను సృష్టించారు.
సాంప్రదాయ వెట్ కెమిస్ట్రీ పద్ధతులను ఉపయోగించి, ఉపరితల-మెరుగుపరచబడిన రామన్ స్కాటరింగ్ ప్రక్రియను సాధ్యం చేయడానికి సెల్ నిర్మాణం యొక్క ఉపరితలంపై వెండి మరియు బంగారు నానోపార్టికల్స్ నిక్షేపించబడతాయి.
వారు వివిధ రకాల 3D ప్రింటెడ్ సెల్ మెటీరియల్ నిర్మాణాల యొక్క మిథిలీన్ బ్లూ అనే ఆర్గానిక్ డై అణువులను శోషించుకునే మరియు అధిశోషించుకునే సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించి, ఆపై వాటిని పోర్టబుల్ రామన్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌ను ఉపయోగించి విశ్లేషించారు.
ప్రారంభ పరీక్షలలో ఉత్తమంగా పనిచేసిన పదార్థాలను – అంటే సిల్వర్ నానోపార్టికల్స్‌కు బంధించబడిన లాటిస్ డిజైన్‌లను (ఆవర్తన సెల్యులార్ నిర్మాణాలు) – ఆ తర్వాత టెస్ట్ స్ట్రిప్‌కు జోడించారు. SERS విశ్లేషణ కోసం, నిజమైన పురుగుమందులైన సిరామ్ మరియు పారాక్వాట్‌లను కొద్ది మొత్తంలో సముద్రపు నీరు మరియు మంచినీటి నమూనాలకు కలిపి టెస్ట్ స్ట్రిప్స్‌పై ఉంచారు.
పోర్చుగల్‌లోని అవేరోలో ఉన్న నదీ ముఖద్వారం నుండి మరియు అదే ప్రాంతంలోని కుళాయిల నుండి నీటిని తీసుకుంటారు. నీటి కాలుష్యాన్ని సమర్థవంతంగా పర్యవేక్షించడానికి వీటిని క్రమం తప్పకుండా పరీక్షిస్తారు.
పది లక్షల నీటి అణువులకు ఒక పురుగుమందు అణువుకు సమానమైన 1 మైక్రోమోల్ అంత తక్కువ గాఢతలో కూడా ఈ స్ట్రిప్స్ రెండు పురుగుమందు అణువులను గుర్తించగలవని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు.
గ్లాస్గో విశ్వవిద్యాలయంలోని జేమ్స్ వాట్ స్కూల్ ఆఫ్ ఇంజనీరింగ్‌కు చెందిన ప్రొఫెసర్ షణ్ముగం కుమార్ ఈ పత్ర రచయితలలో ఒకరు. విశిష్ట లక్షణాలతో కూడిన నానోఇంజనీరింగ్ నిర్మాణాత్మక జాలకాలను సృష్టించడానికి 3D ప్రింటింగ్ టెక్నాలజీ వినియోగంపై ఆయన చేసిన పరిశోధన ఆధారంగా ఈ అధ్యయనం రూపొందించబడింది.
ఈ ప్రాథమిక అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు చాలా ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి మరియు చాలా తక్కువ సాంద్రతలలో కూడా పురుగుమందులను గుర్తించడానికి SERS కోసం సెన్సార్లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన పదార్థాలను ఉపయోగించవచ్చని ఇవి చూపిస్తున్నాయి.
ఈ పత్రానికి సహ రచయిత అయిన, అవీరో విశ్వవిద్యాలయంలోని CICECO అవీరో మెటీరియల్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌కు చెందిన డాక్టర్ సారా ఫతేక్సా, SERS సాంకేతికతకు మద్దతు ఇచ్చే ప్లాస్మా నానోపార్టికల్స్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. ఈ పత్రం నిర్దిష్ట రకాల నీటి కాలుష్య కారకాలను గుర్తించడంలో ఈ వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యాన్ని పరిశీలిస్తున్నప్పటికీ, నీటి కాలుష్య కారకాల ఉనికిని పర్యవేక్షించడానికి ఈ సాంకేతికతను సులభంగా ఉపయోగించవచ్చు.