팀이 낮은 수준을 생성합니다.

2023년 6월 5일

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글래스고 대학교

개발자들은 새로운 형태의 저비용 3D 프린팅 수질 오염 센서가 환경 모니터링 분야에 큰 변화를 가져올 수 있다고 말합니다.

스코틀랜드, 포르투갈, 독일 대학 연구팀이 물 샘플에서 매우 낮은 농도의 살충제 존재 여부를 감지하는 데 도움이 되는 센서를 개발했습니다.

Macromolecular Materials and Engineering 저널에 오늘 발표된 새로운 논문에 요약된 그들의 연구는 수질 모니터링을 더 빠르고, 더 쉽고, 더 저렴하게 만들 수 있습니다.

농약은 농작물 손실을 방지하기 위해 전 세계 농업에서 널리 사용됩니다. 그러나 토양, 지하수 또는 바닷물에 작은 유출이라도 인간, 동물 및 환경 건강에 해로울 수 있으므로 조심스럽게 취급해야 합니다.

정기적인 환경 모니터링은 수질 오염을 최소화하는 데 매우 중요하며, 물 샘플에서 살충제가 검출되면 신속한 조치를 취할 수 있습니다. 현재 농약 테스트는 크로마토그래피 및 질량 분석법을 포함한 기술을 사용하여 실험실 환경에서 가장 자주 수행됩니다.

이러한 테스트는 신뢰할 수 있고 정확한 결과를 제공하지만 수행하는 데 시간과 비용이 많이 듭니다. 유망한 대안 중 하나는 표면 강화 라만 산란(SERS)이라는 화학 분석 도구입니다.

빛이 분자에 닿으면 분자의 분자 구조에 따라 뚜렷하게 다른 주파수를 갖는 방식으로 산란됩니다. SERS를 사용하면 과학자들은 분자가 빛을 산란시키는 방식에 대한 고유한 "지문"을 분석하여 금속 표면에 흡착된 테스트 샘플에서 흔적적인 양의 분자를 감지하고 식별할 수 있습니다.

금속 표면을 개선하여 분자를 흡착할 수 있도록 하고 샘플에서 낮은 농도의 분자를 감지하는 센서의 능력을 향상시킴으로써 효과를 향상시킬 수 있습니다.

연구팀은 저렴한 3D 프린팅 재료를 사용하여 물 샘플에서 분자를 흡착하고 현장에서 정확한 초기 결과를 제공할 수 있는 새롭고 보다 휴대성이 뛰어난 테스트 방법을 개발하기 시작했습니다.

이를 위해 그들은 폴리프로필렌과 다중벽 탄소 나노튜브의 혼합물로 만들어진 여러 가지 유형의 세포 구조를 탐색했습니다. 건축물은 일반적인 3D 프린팅 유형인 융합 필라멘트 제조를 사용하여 제작되었습니다.

세포 구조의 표면은 표면 강화 라만 산란 과정을 가능하게 하기 위해 일반적인 습식 화학 접근법을 사용하여 은과 금 나노입자로 코팅되었습니다.

그들은 휴대용 라만 분광계로 분석하기 전에 메틸렌 블루라고 불리는 유기 염료의 분자를 흡수하고 흡수하는 3D 프린팅 세포 재료의 여러 가지 다양한 구조 설계의 능력을 테스트했습니다.

그런 다음 초기 테스트에서 가장 성능이 좋은 재료인 은 나노입자와 결합된 격자(주기적인 세포 구조) 디자인을 테스트 스트립에 추가했습니다. 티람(thiram)과 파라콰트(paraquat)라고 불리는 소량의 실제 살충제가 첨가된 바다와 담수 샘플을 SERS 분석을 위한 테스트 스트립에 떨어뜨렸습니다.

물은 포르투갈 아베이루(Aveiro) 하구와 같은 지역의 수돗물에서 끌어온 것입니다. 이곳은 정기적으로 실제 수질 오염 모니터링 테스트를 받고 있습니다.

연구자들은 테스트 스트립이 1 마이크로몰 정도의 낮은 농도에서도 두 가지 농약 분자를 검출할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 100만 개의 물 분자에 대한 1개의 농약 분자에 해당합니다.