Sebuah tim peneliti dari universitas-universitas di Skotlandia, Portugal, dan Jerman telah mengembangkan sensor yang dapat membantu mendeteksi keberadaan pestisida dalam konsentrasi yang sangat rendah dalam sampel air.
Penelitian mereka, yang dijelaskan dalam makalah baru yang diterbitkan hari ini di jurnal Polymer Materials and Engineering, dapat membuat pemantauan air menjadi lebih cepat, lebih mudah, dan lebih murah.
Pestisida banyak digunakan dalam pertanian di seluruh dunia untuk mencegah kehilangan hasil 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 dalam kondisi laboratorium menggunakan metode seperti kromatografi dan spektrometri massa.
Meskipun pengujian ini memberikan hasil yang andal dan akurat, pelaksanaannya bisa memakan waktu dan biaya yang mahal. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah alat analisis kimia yang disebut surface-enhanced Raman Scattering (SERS).
Ketika cahaya mengenai sebuah molekul, cahaya tersebut akan tersebar pada frekuensi yang berbeda tergantung pada struktur molekul tersebut. SERS memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi jumlah molekul residu dalam sampel uji yang terserap pada permukaan logam dengan menganalisis "sidik jari" unik dari cahaya yang tersebar oleh molekul-molekul tersebut.
Efek ini dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan logam sehingga dapat menyerap molekul, sehingga meningkatkan kemampuan sensor untuk mendeteksi konsentrasi molekul yang rendah 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 itu, mereka mempelajari beberapa jenis struktur sel yang berbeda yang terbuat dari campuran polipropilena dan nanotube karbon berdinding banyak. 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 permukaan.
Mereka menguji kemampuan beberapa struktur material sel cetak 3D yang berbeda untuk menyerap dan mengadsorpsi molekul pewarna organik metilen biru, dan kemudian menganalisisnya menggunakan spektrometer Raman portabel.
Material yang menunjukkan performa 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 ditempatkan pada strip uji untuk analisis SERS.
Air diambil dari muara sungai di Aveiro, Portugal, dan dari keran-keran di daerah yang sama, yang secara teratur diuji untuk memantau pencemaran 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 satu juta molekul air.
Profesor Shanmugam Kumar, dari James Watt School of Engineering di Universitas Glasgow, adalah salah satu penulis makalah tersebut. Karya ini didasarkan pada penelitiannya tentang penggunaan teknologi pencetakan 3D untuk menciptakan 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 SERS untuk mendeteksi pestisida, bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah.”
Dr. Sara Fateixa dari Institut Material CICECO Aveiro di Universitas Aveiro, salah satu penulis makalah ini, telah mengembangkan nanopartikel plasma yang mendukung teknologi SERS. Meskipun makalah ini meneliti kemampuan sistem untuk mendeteksi jenis kontaminan air tertentu, teknologi ini dapat dengan mudah diterapkan untuk memantau keberadaan kontaminan air.
Waktu posting: 24 Januari 2024