Sensor ya Ubora wa Maji

Timu ya watafiti kutoka vyuo vikuu vya Scotland, Ureno na Ujerumani imeunda kihisi ambacho kinaweza kusaidia kutambua uwepo wa dawa za kuua wadudu katika viwango vya chini sana katika sampuli za maji.
Kazi yao, iliyofafanuliwa katika karatasi mpya iliyochapishwa leo katika jarida la Vifaa vya Polymer na Uhandisi, inaweza kufanya ufuatiliaji wa maji kwa haraka, rahisi na nafuu.
Dawa za kuulia wadudu hutumika sana katika kilimo duniani kote ili kuzuia upotevu wa mazao.Hata hivyo, tahadhari lazima ichukuliwe, kwani hata uvujaji mdogo kwenye udongo, chini ya ardhi au maji ya bahari unaweza kusababisha madhara kwa afya ya binadamu, wanyama na mazingira.

Ufuatiliaji wa mara kwa mara wa mazingira ni muhimu ili kupunguza uchafuzi wa maji ili hatua za haraka ziweze kuchukuliwa wakati viuadudu vinapogunduliwa katika sampuli za maji.Hivi sasa, upimaji wa viuatilifu kwa kawaida hufanywa chini ya hali ya maabara kwa kutumia mbinu kama vile kromatografia na uchunguzi wa wingi.
Ingawa majaribio haya hutoa matokeo ya kuaminika na sahihi, yanaweza kuchukua muda na gharama kubwa kufanya.Mbadala mmoja wa kuahidi ni zana ya uchanganuzi wa kemikali inayoitwa uso wa uso wa Raman Scattering (SERS).
Nuru inapopiga molekuli, hutawanya kwa masafa tofauti kulingana na muundo wa molekuli ya molekuli.SERS huruhusu wanasayansi kugundua na kutambua kiasi cha molekuli zilizosalia katika sampuli ya majaribio iliyotangazwa kwenye uso wa chuma kwa kuchanganua "alama ya vidole" ya kipekee ya mwanga uliotawanywa na molekuli.
Athari hii inaweza kuimarishwa kwa kurekebisha uso wa chuma ili iweze kutangaza molekuli, na hivyo kuboresha uwezo wa kitambuzi kutambua viwango vya chini vya molekuli kwenye sampuli.
Timu ya watafiti iliazimia kubuni mbinu mpya, inayobebeka zaidi ya majaribio ambayo inaweza kutangaza molekuli kwenye sampuli za maji kwa kutumia nyenzo zinazopatikana za 3D zilizochapishwa na kutoa matokeo sahihi ya awali katika uwanja huo.
Ili kufanya hivyo, walisoma aina kadhaa tofauti za miundo ya seli iliyotengenezwa kutoka kwa mchanganyiko wa polypropen na nanotubes za kaboni zenye kuta nyingi.Majengo yaliundwa kwa kutumia filaments za kuyeyuka, aina ya kawaida ya uchapishaji wa 3D.
Kwa kutumia mbinu za kitamaduni za kemia ya mvua, chembechembe za fedha na dhahabu huwekwa kwenye uso wa muundo wa seli ili kuwezesha mchakato wa kutawanya wa Raman ulioimarishwa usoni.
Walijaribu uwezo wa miundo kadhaa tofauti ya nyenzo za seli zilizochapishwa za 3D kunyonya na kutangaza molekuli za rangi ya kikaboni ya methylene samawati, na kisha kuzichanganua kwa kutumia spectrometa inayobebeka ya Raman.
Nyenzo zilizofanya vyema zaidi katika majaribio ya awali - miundo ya kimiani (miundo ya mara kwa mara ya seli) iliyounganishwa na nanoparticles za fedha - ziliongezwa kwenye ukanda wa majaribio.Kiasi kidogo cha viuadudu halisi (Siram na paraquat) viliongezwa kwa sampuli za maji ya bahari na maji safi na kuwekwa kwenye vipande vya majaribio kwa uchambuzi wa SERS.
Maji huchukuliwa kutoka kwenye mdomo wa mto huko Aveiro, Ureno, na kutoka kwenye mabomba ya eneo hilo hilo, ambayo hujaribiwa mara kwa mara ili kufuatilia kwa ufanisi uchafuzi wa maji.
Watafiti waligundua kuwa vipande hivyo viliweza kugundua molekuli mbili za dawa katika viwango vya chini kama micromole 1, ambayo ni sawa na molekuli moja ya dawa kwa kila molekuli milioni ya maji.
Profesa Shanmugam Kumar, kutoka Shule ya Uhandisi ya James Watt katika Chuo Kikuu cha Glasgow, ni mmoja wa waandishi wa karatasi hiyo.Kazi hii inajengwa juu ya utafiti wake katika matumizi ya teknolojia ya uchapishaji ya 3D ili kuunda lati za muundo wa nanoengineered na mali ya kipekee.
"Matokeo ya utafiti huu wa awali ni ya kutia moyo sana na yanaonyesha kuwa nyenzo hizi za bei ya chini zinaweza kutumika kutengeneza vitambuzi vya SERS kugundua viuatilifu, hata katika viwango vya chini sana."
Dk. Sara Fateixa kutoka Taasisi ya Vifaa vya CICECO Aveiro katika Chuo Kikuu cha Aveiro, mwandishi mwenza wa karatasi hiyo, ametengeneza nanoparticles za plasma zinazounga mkono teknolojia ya SERS.Ingawa karatasi hii inachunguza uwezo wa mfumo wa kugundua aina maalum za uchafuzi wa maji, teknolojia inaweza kutumika kwa urahisi kufuatilia uwepo wa uchafuzi wa maji.