પાણીની ગુણવત્તા સેન્સર

સ્કોટલેન્ડ, પોર્ટુગલ અને જર્મનીની યુનિવર્સિટીઓના સંશોધકોની એક ટીમે એક સેન્સર વિકસાવ્યું છે જે પાણીના નમૂનાઓમાં ખૂબ ઓછી સાંદ્રતામાં જંતુનાશકોની હાજરી શોધવામાં મદદ કરી શકે છે.
પોલિમર મટિરિયલ્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ જર્નલમાં આજે પ્રકાશિત થયેલા એક નવા પેપરમાં વર્ણવેલ તેમનું કાર્ય, પાણીનું નિરીક્ષણ ઝડપી, સરળ અને સસ્તું બનાવી શકે છે.
પાકના નુકસાનને રોકવા માટે વિશ્વભરમાં કૃષિમાં જંતુનાશકોનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. જોકે, સાવધાની રાખવી જોઈએ, કારણ કે માટી, ભૂગર્ભજળ અથવા દરિયાઈ પાણીમાં નાના લીકેજ પણ માનવ, પ્રાણીઓ અને પર્યાવરણીય સ્વાસ્થ્યને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

પાણીના દૂષણને ઓછું કરવા માટે નિયમિત પર્યાવરણીય દેખરેખ રાખવી જરૂરી છે જેથી પાણીના નમૂનાઓમાં જંતુનાશકો મળી આવે ત્યારે તાત્કાલિક પગલાં લઈ શકાય. હાલમાં, જંતુનાશક પરીક્ષણ સામાન્ય રીતે પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં ક્રોમેટોગ્રાફી અને માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી જેવી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
જ્યારે આ પરીક્ષણો વિશ્વસનીય અને સચોટ પરિણામો પ્રદાન કરે છે, તે સમય માંગી લે તેવા અને ખર્ચાળ હોઈ શકે છે. એક આશાસ્પદ વિકલ્પ એ રાસાયણિક વિશ્લેષણ સાધન છે જેને સપાટી-ઉન્નત રમન સ્કેટરિંગ (SERS) કહેવાય છે.
જ્યારે પ્રકાશ કોઈ પરમાણુને અથડાવે છે, ત્યારે તે પરમાણુની પરમાણુ રચનાના આધારે અલગ અલગ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ફેલાય છે. SERS વૈજ્ઞાનિકોને પરમાણુઓ દ્વારા વિખેરાયેલા પ્રકાશના અનન્ય "ફિંગરપ્રિન્ટ"નું વિશ્લેષણ કરીને ધાતુની સપાટી પર શોષાયેલા પરીક્ષણ નમૂનામાં અવશેષ અણુઓની માત્રા શોધવા અને ઓળખવાની મંજૂરી આપે છે.
આ અસરને ધાતુની સપાટીમાં ફેરફાર કરીને વધારી શકાય છે જેથી તે પરમાણુઓને શોષી શકે, જેનાથી નમૂનામાં પરમાણુઓની ઓછી સાંદ્રતા શોધવાની સેન્સરની ક્ષમતામાં સુધારો થાય છે.
સંશોધન ટીમે એક નવી, વધુ પોર્ટેબલ પરીક્ષણ પદ્ધતિ વિકસાવવાનું નક્કી કર્યું જે ઉપલબ્ધ 3D પ્રિન્ટેડ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને પાણીના નમૂનાઓમાં પરમાણુઓને શોષી શકે અને ક્ષેત્રમાં સચોટ પ્રારંભિક પરિણામો પ્રદાન કરી શકે.
આમ કરવા માટે, તેઓએ પોલીપ્રોપીલીન અને મલ્ટી-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબના મિશ્રણમાંથી બનેલા વિવિધ પ્રકારના કોષ માળખાનો અભ્યાસ કર્યો. આ ઇમારતો પીગળેલા ફિલામેન્ટનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી, જે એક સામાન્ય પ્રકારનું 3D પ્રિન્ટીંગ છે.
પરંપરાગત ભીની રસાયણશાસ્ત્ર તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, સપાટી-ઉન્નત રામન સ્કેટરિંગ પ્રક્રિયાને સક્ષમ કરવા માટે, ચાંદી અને સોનાના નેનોપાર્ટિકલ્સ કોષ માળખાની સપાટી પર જમા કરવામાં આવે છે.
તેઓએ કાર્બનિક રંગ મેથિલિન બ્લુના પરમાણુઓને શોષવા અને શોષવા માટે વિવિધ 3D પ્રિન્ટેડ કોષ સામગ્રી રચનાઓની ક્ષમતાનું પરીક્ષણ કર્યું, અને પછી પોર્ટેબલ રમન સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને તેનું વિશ્લેષણ કર્યું.
પ્રારંભિક પરીક્ષણોમાં શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કરનાર સામગ્રી - ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે બંધાયેલ જાળી ડિઝાઇન (સામયિક સેલ્યુલર રચનાઓ) - પછી પરીક્ષણ પટ્ટીમાં ઉમેરવામાં આવી. દરિયાઈ પાણી અને તાજા પાણીના નમૂનાઓમાં થોડી માત્રામાં વાસ્તવિક જંતુનાશકો (સિરામ અને પેરાક્વાટ) ઉમેરવામાં આવ્યા અને SERS વિશ્લેષણ માટે પરીક્ષણ પટ્ટીઓ પર મૂકવામાં આવ્યા.
આ પાણી પોર્ટુગલના એવેરોમાં નદીના મુખમાંથી અને તે જ વિસ્તારમાં આવેલા નળમાંથી લેવામાં આવે છે, જેનું નિયમિતપણે પાણીના પ્રદૂષણનું અસરકારક રીતે નિરીક્ષણ કરવા માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે આ સ્ટ્રીપ્સ 1 માઇક્રોમોલ જેટલી ઓછી સાંદ્રતામાં બે જંતુનાશક પરમાણુઓ શોધી કાઢવામાં સક્ષમ હતા, જે દર મિલિયન પાણીના અણુઓ દીઠ એક જંતુનાશક પરમાણુની સમકક્ષ છે.
ગ્લાસગો યુનિવર્સિટીના જેમ્સ વોટ સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર ષણમુગમ કુમાર, આ પેપરના લેખકોમાંના એક છે. આ કાર્ય અનન્ય ગુણધર્મો સાથે નેનોએન્જિનિયર્ડ સ્ટ્રક્ચરલ જાળી બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટીંગ ટેકનોલોજીના ઉપયોગ અંગેના તેમના સંશોધન પર આધારિત છે.
"આ પ્રારંભિક અભ્યાસના પરિણામો ખૂબ જ પ્રોત્સાહક છે અને દર્શાવે છે કે આ ઓછી કિંમતની સામગ્રીનો ઉપયોગ ખૂબ ઓછી સાંદ્રતામાં પણ, જંતુનાશકો શોધવા માટે SERS માટે સેન્સર બનાવવા માટે થઈ શકે છે."
આ પેપરના સહ-લેખક, એવેરો યુનિવર્સિટી ખાતે CICECO એવેરો મટિરિયલ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના ડૉ. સારા ફેટિક્સાએ પ્લાઝ્મા નેનોપાર્ટિકલ્સ વિકસાવ્યા છે જે SERS ટેકનોલોજીને ટેકો આપે છે. જ્યારે આ પેપર ચોક્કસ પ્રકારના પાણીના દૂષકોને શોધવાની સિસ્ટમની ક્ષમતાની તપાસ કરે છે, ત્યારે પાણીના દૂષકોની હાજરીનું નિરીક્ષણ કરવા માટે આ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ સરળતાથી કરી શકાય છે.