ജല ഗുണനിലവാര സെൻസർ

സ്കോട്ട്ലൻഡ്, പോർച്ചുഗൽ, ജർമ്മനി എന്നിവിടങ്ങളിലെ സർവകലാശാലകളിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകരുടെ ഒരു സംഘം ജല സാമ്പിളുകളിൽ വളരെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിൽ കീടനാശിനികളുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കുന്ന ഒരു സെൻസർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.
പോളിമർ മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് ജേണലിൽ ഇന്ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പുതിയ പ്രബന്ധത്തിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന അവരുടെ പ്രവർത്തനം, ജല നിരീക്ഷണം വേഗത്തിലും എളുപ്പത്തിലും വിലകുറഞ്ഞതുമാക്കും.
വിളനാശം തടയുന്നതിനായി ലോകമെമ്പാടും കാർഷിക മേഖലയിൽ കീടനാശിനികൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, മണ്ണിലേക്കോ ഭൂഗർഭജലത്തിലേക്കോ കടൽവെള്ളത്തിലേക്കോ ഉള്ള ചെറിയ ചോർച്ചകൾ പോലും മനുഷ്യരുടെയും മൃഗങ്ങളുടെയും പരിസ്ഥിതിയുടെയും ആരോഗ്യത്തിന് ഹാനികരമാകുമെന്നതിനാൽ ജാഗ്രത പാലിക്കണം.

ജല മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുന്നതിന് പതിവായി പരിസ്ഥിതി നിരീക്ഷണം അത്യാവശ്യമാണ്, അതുവഴി ജലസാമ്പിളുകളിൽ കീടനാശിനികൾ കണ്ടെത്തിയാൽ ഉടനടി നടപടിയെടുക്കാൻ കഴിയും. നിലവിൽ, കീടനാശിനി പരിശോധന സാധാരണയായി ലബോറട്ടറി സാഹചര്യങ്ങളിൽ ക്രോമാറ്റോഗ്രാഫി, മാസ് സ്പെക്ട്രോമെട്രി തുടങ്ങിയ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നടത്തുന്നത്.
ഈ പരിശോധനകൾ വിശ്വസനീയവും കൃത്യവുമായ ഫലങ്ങൾ നൽകുമെങ്കിലും, അവ നടത്താൻ സമയമെടുക്കുന്നതും ചെലവേറിയതുമാണ്. സർഫേസ്-എൻഹാൻസ്ഡ് രാമൻ സ്‌കാറ്ററിംഗ് (SERS) എന്ന രാസ വിശകലന ഉപകരണമാണ് ഒരു വാഗ്ദാനമായ ബദൽ.
ഒരു തന്മാത്രയിൽ പ്രകാശം പതിക്കുമ്പോൾ, തന്മാത്രയുടെ തന്മാത്രാ ഘടനയെ ആശ്രയിച്ച് അത് വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തികളിൽ ചിതറുന്നു. തന്മാത്രകൾ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അതുല്യമായ "വിരലടയാളം" വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട്, ഒരു ലോഹ പ്രതലത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒരു പരീക്ഷണ സാമ്പിളിലെ അവശിഷ്ട തന്മാത്രകളുടെ അളവ് കണ്ടെത്താനും തിരിച്ചറിയാനും SERS ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അനുവദിക്കുന്നു.
തന്മാത്രകളെ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിൽ ലോഹ പ്രതലം പരിഷ്കരിക്കുന്നതിലൂടെ ഈ പ്രഭാവം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, അതുവഴി സാമ്പിളിലെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിലുള്ള തന്മാത്രകൾ കണ്ടെത്താനുള്ള സെൻസറിന്റെ കഴിവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
ലഭ്യമായ 3D പ്രിന്റഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ജല സാമ്പിളുകളിലേക്ക് തന്മാത്രകളെ ആഗിരണം ചെയ്യാനും ഈ മേഖലയിൽ കൃത്യമായ പ്രാരംഭ ഫലങ്ങൾ നൽകാനും കഴിയുന്ന ഒരു പുതിയ, കൂടുതൽ കൊണ്ടുപോകാവുന്ന പരീക്ഷണ രീതി വികസിപ്പിക്കാൻ ഗവേഷണ സംഘം പുറപ്പെട്ടു.
അതിനായി, പോളിപ്രൊഫൈലിൻ, മൾട്ടി-വാൾഡ് കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ എന്നിവയുടെ മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച നിരവധി വ്യത്യസ്ത തരം സെൽ ഘടനകളെക്കുറിച്ച് അവർ പഠിച്ചു. 3D പ്രിന്റിംഗിന്റെ ഒരു സാധാരണ തരം ഉരുകിയ ഫിലമെന്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് കെട്ടിടങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചത്.
പരമ്പരാഗത വെറ്റ് കെമിസ്ട്രി ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, കോശഘടനയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ വെള്ളിയും സ്വർണ്ണവുമായ നാനോകണങ്ങൾ നിക്ഷേപിക്കുകയും ഉപരിതല-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ രാമൻ സ്കാറ്ററിംഗ് പ്രക്രിയ സാധ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
മെത്തിലീൻ നീല എന്ന ഓർഗാനിക് ഡൈയുടെ തന്മാത്രകളെ ആഗിരണം ചെയ്യാനും ആഗിരണം ചെയ്യാനുമുള്ള നിരവധി വ്യത്യസ്ത 3D പ്രിന്റഡ് സെൽ മെറ്റീരിയൽ ഘടനകളുടെ കഴിവ് അവർ പരീക്ഷിച്ചു, തുടർന്ന് ഒരു പോർട്ടബിൾ രാമൻ സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അവയെ വിശകലനം ചെയ്തു.
പ്രാരംഭ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവച്ച വസ്തുക്കളായ ലാറ്റിസ് ഡിസൈനുകൾ (ആനുകാലിക സെല്ലുലാർ ഘടനകൾ) വെള്ളി നാനോകണങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു - പിന്നീട് ടെസ്റ്റ് സ്ട്രിപ്പിൽ ചേർത്തു. കടൽവെള്ളത്തിന്റെയും ശുദ്ധജലത്തിന്റെയും സാമ്പിളുകളിൽ ചെറിയ അളവിൽ യഥാർത്ഥ കീടനാശിനികൾ (സിറാം, പാരാക്വാറ്റ്) ചേർത്ത് SERS വിശകലനത്തിനായി ടെസ്റ്റ് സ്ട്രിപ്പുകളിൽ സ്ഥാപിച്ചു.
പോർച്ചുഗലിലെ അവെയ്‌റോയിലെ നദീമുഖത്തുനിന്നും അതേ പ്രദേശത്തെ ടാപ്പുകളിൽ നിന്നുമാണ് വെള്ളം എടുക്കുന്നത്, ജലമലിനീകരണം ഫലപ്രദമായി നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി ഇവ പതിവായി പരിശോധിക്കുന്നു.
ഒരു മൈക്രോമോളിൽ താഴെ സാന്ദ്രതയിൽ രണ്ട് കീടനാശിനി തന്മാത്രകളെ കണ്ടെത്താൻ സ്ട്രിപ്പുകൾക്ക് കഴിഞ്ഞുവെന്ന് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി, ഇത് ഒരു ദശലക്ഷം ജല തന്മാത്രകളിൽ ഒരു കീടനാശിനി തന്മാത്രയ്ക്ക് തുല്യമാണ്.
ഗ്ലാസ്‌ഗോ സർവകലാശാലയിലെ ജെയിംസ് വാട്ട് സ്കൂൾ ഓഫ് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ പ്രൊഫസർ ഷൺമുഖം കുമാർ ആണ് ഈ പ്രബന്ധത്തിന്റെ രചയിതാക്കളിൽ ഒരാൾ. 3D പ്രിന്റിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉപയോഗത്തിലൂടെ നാനോ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഘടനാപരമായ ലാറ്റിസുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഈ കൃതി നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.
"ഈ പ്രാഥമിക പഠനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ വളരെ പ്രോത്സാഹജനകമാണ്, വളരെ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിൽ പോലും കീടനാശിനികൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനുള്ള SERS-നുള്ള സെൻസറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ കുറഞ്ഞ ചെലവിലുള്ള വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് കാണിക്കുന്നു."
അവെറോ സർവകലാശാലയിലെ സിസെകോ അവെറോ മെറ്റീരിയൽസ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിലെ ഡോ. സാറ ഫതൈസ, പ്രബന്ധത്തിന്റെ സഹ-രചയിതാവ്, SERS സാങ്കേതികവിദ്യയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന പ്ലാസ്മ നാനോകണങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. നിർദ്ദിഷ്ട തരം ജല മലിനീകരണം കണ്ടെത്താനുള്ള സിസ്റ്റത്തിന്റെ കഴിവ് ഈ പ്രബന്ധം പരിശോധിക്കുമ്പോൾ, ജല മലിനീകരണത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് സാങ്കേതികവിദ്യ എളുപ്പത്തിൽ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.