Sebuah tim peneliti dari universitas di Skotlandia, Portugal, dan Jerman telah mengembangkan sensor yang dapat membantu mendeteksi keberadaan pestisida dalam konsentrasi sangat rendah dalam sampel air.
Pekerjaan mereka, yang dijelaskan dalam makalah baru yang diterbitkan hari ini di jurnal Polymer Materials and Engineering, dapat membuat pemantauan air lebih cepat, lebih mudah, dan lebih murah.
Pestisida banyak digunakan dalam pertanian di seluruh dunia untuk mencegah gagal panen. Namun, kehati-hatian tetap diperlukan, karena kebocoran kecil sekalipun ke dalam tanah, air tanah, atau air laut dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan lingkungan.
Pemantauan lingkungan secara berkala sangat penting untuk meminimalkan kontaminasi air sehingga tindakan cepat dapat diambil ketika pestisida terdeteksi dalam sampel air. Saat ini, pengujian pestisida biasanya dilakukan di laboratorium menggunakan metode seperti kromatografi dan spektrometri massa.
Meskipun uji ini memberikan hasil yang andal dan akurat, pelaksanaannya dapat memakan waktu dan biaya. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah alat analisis kimia yang disebut Hamburan Raman yang Ditingkatkan Permukaan (SERS).
Ketika cahaya mengenai suatu molekul, cahaya tersebut terhambur pada frekuensi yang berbeda-beda, bergantung pada struktur molekulnya. SERS memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi jumlah molekul residu dalam sampel uji yang teradsorpsi pada permukaan logam dengan menganalisis "sidik jari" unik cahaya yang terhamburkan oleh molekul-molekul tersebut.
Efek ini dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan logam sehingga dapat menyerap molekul, dengan demikian meningkatkan kemampuan sensor untuk mendeteksi konsentrasi rendah molekul dalam sampel.
Tim peneliti berupaya mengembangkan metode pengujian baru yang lebih portabel yang dapat menyerap molekul ke dalam sampel air menggunakan bahan cetak 3D yang tersedia dan memberikan hasil awal yang akurat di lapangan.
Untuk melakukannya, mereka mempelajari beberapa jenis struktur sel yang terbuat dari campuran polipropilena dan karbon nanotube berdinding ganda. Bangunan-bangunan tersebut dibuat menggunakan filamen cair, jenis pencetakan 3D yang umum.
Dengan menggunakan teknik kimia basah tradisional, nanopartikel perak dan emas diendapkan pada permukaan struktur sel untuk memungkinkan proses hamburan Raman yang ditingkatkan permukaannya.
Mereka menguji kemampuan beberapa struktur bahan sel cetak 3D yang berbeda untuk menyerap dan mengadsorpsi molekul pewarna organik metilen biru, dan kemudian menganalisisnya menggunakan spektrometer Raman portabel.
Bahan-bahan yang menunjukkan kinerja terbaik dalam uji awal – desain kisi (struktur seluler periodik) yang terikat pada nanopartikel perak – kemudian ditambahkan ke strip uji. Sejumlah kecil insektisida asli (Siram dan paraquat) ditambahkan ke sampel air laut dan air tawar, lalu ditempelkan pada strip uji untuk analisis SERS.
Air diambil dari muara sungai di Aveiro, Portugal, dan dari keran di area yang sama, yang diuji secara berkala untuk memantau polusi air secara efektif.
Para peneliti menemukan bahwa strip tersebut mampu mendeteksi dua molekul pestisida dalam konsentrasi serendah 1 mikromol, yang setara dengan satu molekul pestisida per juta molekul air.
Profesor Shanmugam Kumar, dari James Watt School of Engineering di University of Glasgow, adalah salah satu penulis makalah ini. Karya ini didasarkan pada penelitiannya tentang penggunaan teknologi cetak 3D untuk menciptakan kisi-kisi struktural nano-rekayasa dengan sifat-sifat unik.
Hasil studi pendahuluan ini sangat menggembirakan dan menunjukkan bahwa material berbiaya rendah ini dapat digunakan untuk memproduksi sensor bagi SERS untuk mendeteksi pestisida, bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah.
Dr. Sara Fateixa dari CICECO Aveiro Materials Institute di Universitas Aveiro, salah satu penulis makalah ini, telah mengembangkan nanopartikel plasma yang mendukung teknologi SERS. Meskipun makalah ini mengkaji kemampuan sistem untuk mendeteksi jenis kontaminan air tertentu, teknologi ini dapat dengan mudah diterapkan untuk memantau keberadaan kontaminan air.
Waktu posting: 24-Jan-2024