Tədqiqatçılar suda son dərəcə aşağı arsenikin səviyyəsinin real vaxt rejimində aşkarlanmasına nail olmaq üçün sadə üsul təqdim edən yeni optik sensor hazırlayıblar. Texnologiya ev təsərrüfatlarında arsenik testinin aparılmasına imkan yarada bilər ki, bu da fərdlərə öz su keyfiyyətlərinə nəzarət etmək imkanı verir.

Arsenlə çirklənmə bütün dünyada milyonlarla insanı təsir edən ciddi ekoloji və ictimai sağlamlıq problemidir. Bu çirklənmə təbii geoloji proseslər arseni süxurlardan və torpaqdan qrunt sularına buraxdıqda baş verir və mədənçilik, sənaye tullantılarının utilizasiyası və arsen əsaslı pestisidlərin istifadəsi ilə daha da güclənə bilər.

Hindistan Quvahati Texnologiya İnstitutundan aparıcı tədqiqatçı Sunil Khijvaniya, “Arsenlə çirklənmiş suyun istehlakı arsenlə zəhərlənmə və dəri, ağciyər, böyrək və sidik kisəsi xərçəngi kimi ağır sağlamlıq vəziyyətlərinə səbəb ola bilər” dedi. “Həssas, seçici, təkrar istifadə edilə bilən və sərfəli bir sensor yaratmaqla, icmaları arsen məruz qalma risklərindən qorumağa kömək edən müntəzəm monitorinq üçün etibarlı və istifadəçi dostu alətə ehtiyacı həll etməyi hədəfləyirik.”

“Applied Optics” jurnalında tədqiqatçılar optik lifdən və lokallaşdırılmış səth plazmon rezonansı kimi tanınan optik fenomendən istifadə edən yeni sensorunu təsvir edirlər . Onlar ondan arsenin səviyyəsini milyardda 0,09 hissəyə (ppb) qədər aşkar etmək üçün istifadə ediblər ki, bu da Ümumdünya Səhiyyə Təşkilatı tərəfindən müəyyən edilmiş maksimum icazə verilən 10 ppb həddindən 111 dəfə aşağıdır. Sensor, həmçinin müxtəlif yerlərdən və şəraitlərdən real içməli su nümunələri üzərində sınaqdan keçirildikdə etibarlı performans nümayiş etdirdi.

“Yüksək həssas sensor cəmi 0,5 saniyə ərzində təhlili təmin edir və yüksək dərəcədə təkrar istifadə, təkrarlanma, sabitlik və etibarlılıq nümayiş etdirir ki, bu da onu suyun keyfiyyətinin monitorinqi və təmin edilməsi üçün güclü alətə çevirir”, – Khijvania bildirib. “Gələcəkdə bu texnologiya insanların içməli sularının təhlükəsiz olub-olmadığını yoxlamağı asanlaşdıra bilər və potensial olaraq zərərli arsen səviyyələrinə məruz qalmanın qarşısını almaqla həyatını xilas edə bilər.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738214218&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-01-optical-fiber-sensor-simple-sensitive.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738214218065&bpp=3&bdt=227&idt=4&shv=r20250128&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738213932%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738213932%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738213932%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6681916513997&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1853&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31088039%2C42532524%2C95344788%2C95350442%2C31088250%2C95347433&oid=2&pvsid=4033092853051503&tmod=1352899167&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=9

İstifadəçi dostu, lakin dəqiq sensor

Arseni aşkar etmək üçün ənənəvi spektroskopiya üsulları yüksək dəqiqlik və həssaslığa malik olsa da, onlar çox vaxt aparan və istifadəsi mürəkkəb olan mürəkkəb, həcmli, bahalı avadanlıq tələb edir. Bu kritik boşluğu doldurmaq üçün tədqiqatçılar nəinki aşağı aşkarlama limitinə malik, həm də içməli suda arsenin müntəzəm monitorinqi üçün kifayət qədər qənaətcil və istifadəçi dostu olan optik lifli sensor hazırladılar.

Yeni sensoru hazırlamaq üçün tədqiqatçılar lifin daxili nüvəsini qızıl nanohissəciklər və arsenik ionlarına selektiv şəkildə bağlanan alüminium oksid və qrafen oksiddən ibarət unikal nanokompozitin nazik təbəqəsi ilə örtüblər. Nüvədən keçən işığın bir hissəsi də ümumi daxili əksin yaratdığı sönən dalğa səbəbindən ətrafdakı lif örtüyünə uzanır. Lifin kiçik bir hissəsindən örtüyü çıxararaq, sönən dalğa ətraf mühitə məruz qalır.

İşıq optik lifdən keçərkən, sönən dalğa qızıl nanohissəciklərlə qarşılıqlı əlaqədə olur və lokallaşdırılmış səth plazmon rezonansına səbəb olur – nanohissəciklərin səthindəki elektronların xüsusi işıq dalğa uzunluqlarına cavab olaraq kollektiv şəkildə salındığı bir fenomen. Əgər arsen mövcuddursa, o, nanokompozitə bağlanaraq, səth plazmonunun rezonans dalğa uzunluğunda ölçülə bilən dəyişikliyə səbəb olacaq və suda arsenik izlərinin dəqiq aşkarlanmasına imkan verəcək.

Hərtərəfli performans qiymətləndirməsi

Tədqiqatçılar sensoru müxtəlif konsentrasiyalarda arsenik ion məhlullarından istifadə edərək sınaqdan keçirərək, onun sınaqdan keçirilmiş konsentrasiya diapazonunda ardıcıl və etibarlı arseni aşkarladığını aşkar ediblər. Əlavə optimallaşdırmadan sonra onlar digər parametrləri sınaqdan keçirərək, sensorun arsen ionunun konsentrasiyasında həm aşağıdan yuxarıya, həm də yüksəkdən aşağıya dəyişmə zamanı ardıcıl nəticələr verdiyini və cəmi 0,5 saniyəlik sürətli cavab müddəti əldə etdiyini göstərdilər.

Sensor maksimum ± 0,058 ppb arsen ayırdetmə qabiliyyətini nümayiş etdirdi və 18 gün ərzində dörd ayrı gündə təhlil edilən eyni arsen konsentrasiyasına malik nümunələr üçün nəticələrdə cüzi dəyişikliklər göstərdi. Tədqiqatçılar həmçinin sensor ölçmələrini arsen ölçmələri üçün adətən istifadə olunan induktiv birləşdirilmiş plazma kütlə spektrometriyası (ICP-MS) ilə əldə edilən ölçülərlə müqayisə etdilər. Sensor 5%-dən az nisbi faiz fərqi göstərdi ki, bu da iki üsul arasında güclü razılaşma olduğunu göstərir.

Sensorun real dünyada tətbiqini qiymətləndirmək üçün tədqiqatçılar onu Hindistanın Quvahati şəhərində müxtəlif yerlərdən toplanmış içməli su nümunələri üzərində sınaqdan keçiriblər. Sensor bu müxtəlif şərtlərdə etibarlı performansını qorudu.

“Bu araşdırmalar müəyyən etdi ki, təklif olunan optik lif sensoru real sahə şəraitində arseni aşkar etmək üçün yüksək həssas, seçmə, sürətli, qənaətcil, sadə və asan həll təklif edir” dedi Khijvania. “Uzun müddətdə bu yeni yanaşma, əlverişli və əlçatan ekoloji monitorinq alətlərinin yeni dalğasını yaratmaq üçün potensial olaraq dəyişdirilə bilər.”

Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, sensor arseni aşkar etmək üçün real istifadəyə hazır olsa da, geniş tətbiqi təmin etmək üçün daha ucuz və istifadəsi asan optik mənbə və detektor hazırlanmalıdır.

Daha çox məlumat: Sunil Khijwania və digərləri, Al2O3/GO Nanokompozitindən istifadə edən Lokallaşdırılmış Səth Plazmon Rezonansına əsaslanan Roman Optik Fiber Arsenik İon Sensoru, Tətbiqi Optika (2024). DOI: 10.1364/AO.544358Optica tərəfindən təmin edilmişdir