据开发人员称，一种用于测量水污染的新型低成本 3D 打印传感器可能会在环境监测领域引起轰动。来自苏格兰、葡萄牙和德国的专家希望通过该设备彻底改变水质监测。
如果处理不当，全球农业中使用的杀虫剂会对环境造成严重破坏。因此，定期监测水质至关重要。传统测试可提供可靠的结果，但价格昂贵且耗时。研究人员使用了一种称为表面增强拉曼散射 (SERS) 的替代方法。
SERS 根据分子在光照射时散射产生的独特“指纹”来识别分子。通过改进可以吸附分子的金属表面，可以提高传感器的检测能力。
为此，他们研究了由聚丙烯和多壁碳纳米管的混合物制成的不同类型的细胞结构。这些结构是使用熔丝制造制成的，这是一种常见的 3D 打印类型。
使用常见的湿化学方法在细胞结构的表面涂上银和金纳米粒子，以实现表面增强拉曼散射过程。
他们测试了几种不同设计的 3D 打印细胞材料在使用手持式拉曼光谱仪分析它们之前保持和吸附称为亚甲蓝的有机染料分子的能力。
在这些初始测试中表现最好的材料——晶格图案（周期性电池结构）与银纳米粒子结合——然后被添加到试纸中。将掺有少量真正杀虫剂福美双和百草枯的海水和淡水样品滴到试纸上进行 SERS 分析。
研究人员发现，试纸能够检测浓度低至 1 微摩尔的两种杀虫剂分子——相当于一百万分子水中的一个杀虫剂分子。
格拉斯哥大学詹姆斯瓦特工程学院的 Shanmugam Kumar 教授说：“SERS 是一种有价值的诊断技术，在许多不同领域都有应用。我们开发的传感器基板材料得益于纳米碳晶格的大表面积和金属纳米粒子卓越的光学特性的最佳组合。金属纳米粒子中强局部电磁场与含碳材料的化学机制的相互作用为 SERS 分析创造了一个高度活跃的表面。第一项研究的结果非常鼓舞人心。
阿威罗大学 CICECO 阿威罗材料研究所的 Sara Fateixa 博士是该研究的合著者，她开发了能够实现 SERS 技术的等离子体纳米粒子。
Fateixa 博士说：“虽然这项工作探索了该系统检测特定类型水污染物的潜力，但该技术可以很容易地用于监测样品中的各种化学物质。例如，在农业领域，从用抗生素治疗的疾病中恢复过来的牛的牛奶在药物离开它们的身体之前不能出售。目前，证明牛奶再次上市销售的测试非常昂贵，但我们的诊断材料可以进行调整，以更便宜的价格提供可靠的结果。我们期待进一步开发这种有前途的传感器材料，用于 SERS 应用。”
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