स्कॉटलंड, पोर्तुगाल आणि जर्मनी येथील विद्यापीठांमधील संशोधकांच्या एका चमूने एक असा सेन्सर विकसित केला आहे, जो पाण्याच्या नमुन्यांमध्ये अत्यंत कमी प्रमाणात असलेल्या कीटकनाशकांची उपस्थिती शोधण्यास मदत करू शकतो.
'पॉलिमर मटेरियल्स अँड इंजिनिअरिंग' या जर्नलमध्ये आज प्रकाशित झालेल्या एका नवीन शोधनिबंधात वर्णन केल्यानुसार, त्यांच्या संशोधनामुळे जल निरीक्षण अधिक जलद, सोपे आणि स्वस्त होऊ शकते.
जगभरातील शेतीमध्ये पिकांचे नुकसान टाळण्यासाठी कीटकनाशकांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. तथापि, सावधगिरी बाळगणे आवश्यक आहे, कारण माती, भूजल किंवा समुद्राच्या पाण्यात होणारी अगदी लहान गळतीसुद्धा मानवी, प्राणी आणि पर्यावरणाच्या आरोग्यास हानी पोहोचवू शकते.
जलप्रदूषण कमी करण्यासाठी नियमित पर्यावरणीय देखरेख आवश्यक आहे, जेणेकरून पाण्याच्या नमुन्यांमध्ये कीटकनाशके आढळल्यास त्वरित कारवाई करता येईल. सध्या, कीटकनाशकांची चाचणी सामान्यतः क्रोमॅटोग्राफी आणि मास स्पेक्ट्रोमेट्री यांसारख्या पद्धती वापरून प्रयोगशाळेत केली जाते.
जरी या चाचण्या विश्वसनीय आणि अचूक परिणाम देत असल्या तरी, त्या करण्यासाठी वेळ लागू शकतो आणि खर्च येऊ शकतो. सरफेस-एन्हान्स्ड रमन स्कॅटरिंग (SERS) नावाचे रासायनिक विश्लेषण साधन हा एक आशादायक पर्याय आहे.
जेव्हा प्रकाश एखाद्या रेणूवर आदळतो, तेव्हा तो रेणूच्या आण्विक संरचनेनुसार वेगवेगळ्या वारंवारतेवर विखुरतो. SERS तंत्रज्ञानामुळे शास्त्रज्ञांना, रेणूंनी विखुरलेल्या प्रकाशाच्या अद्वितीय 'फिंगरप्रिंट'चे विश्लेषण करून, धातूच्या पृष्ठभागावर शोषलेल्या चाचणी नमुन्यातील अवशिष्ट रेणूंचे प्रमाण शोधता आणि ओळखता येते.
धातूच्या पृष्ठभागात बदल करून हा परिणाम वाढवता येतो, जेणेकरून तो रेणू शोषून घेऊ शकेल आणि त्यामुळे नमुन्यातील कमी प्रमाणात असलेल्या रेणूंना ओळखण्याची सेन्सरची क्षमता सुधारेल.
संशोधक संघाने एक नवीन, अधिक सुवाह्य चाचणी पद्धत विकसित करण्याचे ठरवले, जी उपलब्ध ३डी प्रिंटेड साहित्याचा वापर करून पाण्याच्या नमुन्यांमध्ये रेणू शोषून घेऊ शकेल आणि प्रत्यक्ष जागेवरच अचूक प्राथमिक निकाल देऊ शकेल.
त्यासाठी, त्यांनी पॉलीप्रोपिलीन आणि मल्टी-वॉल्ड कार्बन नॅनोट्यूब यांच्या मिश्रणापासून बनवलेल्या विविध प्रकारच्या पेशी रचनांचा अभ्यास केला. या इमारती वितळलेल्या फिलामेंट्सचा वापर करून तयार करण्यात आल्या, जो ३डी प्रिंटिंगचा एक सामान्य प्रकार आहे.
पारंपारिक ओल्या रसायनशास्त्र तंत्रांचा वापर करून, पृष्ठभागीय-वर्धित रमन विखुरण प्रक्रिया सक्षम करण्यासाठी सेल संरचनेच्या पृष्ठभागावर चांदी आणि सोन्याचे नॅनोकण जमा केले जातात.
त्यांनी विविध 3D प्रिंटेड पेशी पदार्थांच्या संरचनांची, मिथिलीन ब्लू या सेंद्रिय रंगाच्या रेणूंचे शोषण आणि अधिशोषण करण्याची क्षमता तपासली आणि नंतर पोर्टेबल रमन स्पेक्ट्रोमीटर वापरून त्यांचे विश्लेषण केले.
सुरुवातीच्या चाचण्यांमध्ये सर्वोत्तम कामगिरी करणारे पदार्थ – सिल्व्हर नॅनोपार्टिकल्सना जोडलेल्या लॅटिस डिझाइन्स (नियतकालिक पेशीय रचना) – नंतर टेस्ट स्ट्रिपवर टाकण्यात आले. समुद्राच्या आणि गोड्या पाण्याच्या नमुन्यांमध्ये खऱ्या कीटकनाशकांची (सिरम आणि पॅराक्वाट) अल्प मात्रा टाकून SERS विश्लेषणासाठी टेस्ट स्ट्रिप्सवर ठेवण्यात आली.
पोर्तुगालमधील अवेरो येथील नदीच्या मुखातून आणि त्याच परिसरातील नळांमधून पाणी घेतले जाते, ज्याची नियमितपणे तपासणी करून जलप्रदूषणावर प्रभावीपणे लक्ष ठेवले जाते.
संशोधकांना असे आढळून आले की, या पट्ट्या १ मायक्रोमोल इतक्या कमी सांद्रतेमध्ये कीटकनाशकाचे दोन रेणू शोधू शकतात, जे प्रति दशलक्ष पाण्याच्या रेणूंमागे कीटकनाशकाच्या एका रेणूच्या समतुल्य आहे.
ग्लासगो विद्यापीठाच्या जेम्स वॉट स्कूल ऑफ इंजिनिअरिंगमधील प्राध्यापक शनमुगम कुमार हे या शोधनिबंधाच्या लेखकांपैकी एक आहेत. अद्वितीय गुणधर्म असलेल्या नॅनोइंजिनिअर्ड स्ट्रक्चरल लॅटिस तयार करण्यासाठी ३डी प्रिंटिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरावरील त्यांच्या संशोधनावर हे कार्य आधारित आहे.
या प्राथमिक अभ्यासाचे निष्कर्ष अत्यंत उत्साहवर्धक असून ते दर्शवतात की, या कमी किमतीच्या सामग्रीचा वापर करून, अगदी कमी सांद्रतेमध्येही कीटकनाशके शोधण्यासाठी SERS करिता सेन्सर्स तयार केले जाऊ शकतात.
अवेरो विद्यापीठातील CICECO अवेरो मटेरियल्स इन्स्टिट्यूटमधील डॉ. सारा फतेक्सा, ज्या या शोधनिबंधाच्या सह-लेखिका आहेत, यांनी SERS तंत्रज्ञानाला समर्थन देणारे प्लाझ्मा नॅनोपार्टिकल्स विकसित केले आहेत. जरी हा शोधनिबंध पाण्याच्या विशिष्ट प्रकारच्या प्रदूषकांना ओळखण्याच्या प्रणालीच्या क्षमतेचे परीक्षण करत असला तरी, हे तंत्रज्ञान पाण्याच्या प्रदूषकांच्या उपस्थितीवर देखरेख ठेवण्यासाठी सहजपणे लागू केले जाऊ शकते.
पोस्ट करण्याची वेळ: २४ जानेवारी २०२४