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 menjadi lebih cepat, mudah, dan murah.
Pestisida banyak digunakan dalam pertanian di seluruh dunia untuk mencegah kerugian panen.Namun, kehati-hatian harus dilakukan, karena kebocoran kecil sekalipun ke dalam tanah, air tanah, atau air laut dapat membahayakan kesehatan manusia, hewan, dan lingkungan.
Pemantauan lingkungan secara teratur 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 dengan menggunakan metode seperti kromatografi dan spektrometri massa.
Meskipun tes ini memberikan hasil yang andal dan akurat, tes ini memakan waktu dan mahal untuk dilakukan.Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah alat analisis kimia yang disebut Hamburan Raman yang Ditingkatkan Permukaan (SERS).
Ketika cahaya mengenai suatu molekul, ia berhamburan pada frekuensi yang berbeda-beda tergantung pada struktur molekul molekul tersebut.SERS memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi jumlah molekul sisa dalam sampel uji yang teradsorpsi pada permukaan logam dengan menganalisis “sidik jari” unik cahaya yang disebarkan oleh molekul tersebut.
Efek ini dapat ditingkatkan dengan memodifikasi permukaan logam sehingga dapat menyerap molekul, sehingga meningkatkan kemampuan sensor untuk mendeteksi molekul dengan konsentrasi rendah dalam sampel.
Tim peneliti mulai 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 melakukan hal ini, mereka mempelajari beberapa jenis struktur sel yang terbuat dari campuran polipropilena dan tabung nano karbon berdinding banyak.Bangunan-bangunan tersebut dibuat menggunakan filamen cair, sejenis pencetakan 3D yang umum.
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 bahan sel cetak 3D yang berbeda untuk menyerap dan menyerap molekul pewarna organik metilen biru, dan kemudian menganalisisnya menggunakan spektrometer Raman portabel.
Bahan yang memiliki kinerja terbaik pada pengujian awal – desain kisi (struktur seluler periodik) yang terikat pada nanopartikel perak – kemudian ditambahkan ke strip pengujian.Sejumlah kecil insektisida asli (Siram dan paraquat) ditambahkan ke sampel air laut dan air tawar dan ditempatkan pada strip uji untuk analisis SERS.
Air tersebut diambil dari muara sungai di Aveiro, Portugal, dan dari keran di area yang sama, yang diuji secara rutin 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 Universitas Glasgow, adalah salah satu penulis makalah ini.Karya ini didasarkan pada penelitiannya tentang penggunaan teknologi pencetakan 3D untuk membuat kisi struktural rekayasa nano dengan sifat unik.
“Hasil studi pendahuluan ini sangat menggembirakan dan menunjukkan bahwa bahan berbiaya rendah ini dapat digunakan untuk memproduksi sensor SERS guna mendeteksi pestisida, bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah.”
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 Januari 2024