حسگر تشخیص سرب در آب آشامیدنی در یک قدمی استقرار در خانه ها

قرار گرفتن در معرض سرب یک نگرانی جدی برای سلامتی است و نشان داده شده است که غلظت سرب در سطح ppb در آب آشامیدنی می تواند منجر به پیامدهای مخربی مانند توقف رشد و توسعه سلول های انسان شود.

به گزارش گروه سلامت خبرگزاری علم و فناوری آنا، دستگاه تشخیص سرب در آب آشامیدنی شامل یک لایه گرافن است که روی ویفر سیلیکونی نصب شده است. گرافن، با رسانایی قابل توجه و نسبت سطح به حجم بالا، یک پلت فرم ایدیال برای کاربردهای حسگری است. محققان قابلیت های حسگری لایه گرافن را با اتصال یک مولکول پیوندی به سطح آن افزایش دادند. این پیونددهنده به عنوان لنگر گیرنده یون و در نهایت یون های سرب عمل می کند.

یکی از ویژگی های کلیدی این کار این بود که حسگر ساخته شده دارای انتخاب گری ویژه ای برای تشخیص یون های سرب است. محققان از آپتامر که یک رشته کوتاه و منفرد DNA یا RNA است به عنوان گیرنده یونی استفاده کردند. این مولکول های گیرنده به دلیل انتخاب ذاتی خود نسبت به یون های خاص شناخته شده اند. محققان میل اتصال گیرنده به یون های سرب را با تنظیم توالی DNA یا RNA آن بیشتر افزایش دادند. این کار اطمینان می دهد که حسگر تنها پس از اتصال به یون های سرب فعال می شود.

دستیابی به حد فمتومولار تشخیص با مطالعه دقیق رویدادهای مولکولی رخ داده در سطح حسگر گرافنی امکان پذیر می شود.

محققان پارامترهای ترمودینامیکی سیستم مانند انرژی های اتصال، تغییرات در ظرفیت خازنی و ترکیبات مولکولی را تجزیه وتحلیل کردند و دریافتند که آن ها نقش مهمی در بهینه سازی عملکرد حسگر دارند. با بهینه سازی هر یک از این پارامترهای ترمودینامیکی، همراه با طراحی کلی سیستم، محققان حسگری ایجاد کردند که می تواند یون های سرب را با حساسیت و ویژگی بی سابقه ای تشخیص دهد.

محققان معتقدند: «فناوری که آن ها توسعه داده اند با هدف غلبه بر مسایل هزینه و همچنین قابلیت اطمینان انجام شده است و هدف این است که با توجه به سهولت نسبی ساخت آن، در نهایت این حسگر در خانه ها مستقر شود.»