۱۵ تير ۱۳۹۵ - ۰۹:۵۶
توسط پژوهشگران دانشگاه شیراز و محققان ایتالیایی‌ها ساخته شد
نانوحسگرهای با حساسبت بالا برای اندازه گیری نیترات آب
پژوهشگران دانشگاه شیراز با همکاری محققان ایتالیایی، با استفاده از نانو ذرات نقره موفق به ساخت آزمایشگاهی حسگرهایی با قابلیت تشخیص سریع یون‌های نیترات موجود در آب شدند.
یکی از بزرگترین دغدغه‌های فعلی بشر، شیوع انواع سرطان است که سالانه منجر به مرگ میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان می‌شود. از این رو تحقیقات گسترده‌ای درباره شناسایی عوامل ایجاد کننده و نحوه درمان این بیماری مهلک صورت می‌گیرد.
یون‌های نیترات موجود در آب، یکی از عوامل بالقوه ایجاد سرطان و بیماری‌های مختلف است که به علت قابلیت بالای حل شدن در آب، می‌توانند موجب آلودگی آب شود. چنانچه مقدار این یون در بدن انسان بیش از حد معینی باشد، می‌تواند یکی از علل سرطان مثانه و سرطان معده شود.
بنابراین اطمینان از عدم آلودگی آب و غذای مصرفی به این یون خطرناک از اهمیت بالایی برخوردار است.
مهندس مریم بنیانی، محقق طرح از اجرای تحقیقاتی در این زمینه با هدف طراحی حسگری مناسب با استفاده از نانوذرات نقره، برای تشخیص سریع یون‌های نیترات موجود در آب خبر داد و گفت: برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت طراحی‌شده و عملکرد آن در تعیین و اندازه‌گیری میزان یون‌های نقره موجود در آب مورد ارزیابی قرار گرفت.
وی با بیان اهمیت بهبود عملکرد حسگرها در شناسایی یون‌های نیترات موجود در آب یادآور شد: غلظت بسیار پایین یون‌های نیترات موجود در آب‌های مصرفی معمولا به‌اندازه‌ای نیست که بتوان به راحتی آنها را به طور مستقیم مورد آنالیز قرار داد. همچنین در شناسایی این ترکیبات، حسگر مورد استفاده باید از انتخاب پذیری بالایی برخوردار باشد.
بنیانی اضافه کرد: این به معنای این است که حسگر مورد استفاده باید فقط به یون‌های نیترات حساسیت نشان داده و نسبت به حضور سایر گونه‌های تداخلگر همچون یون‌های کلر، کلسیم، پتاسیم و سدیم موجود در آب، پاسخ قابل‌توجهی نشان ندهد. از این رو امروزه بسیاری از حسگرهای موجود به دلیل قابلیت انتخاب پذیری ضعیف، قابل استفاده نیستند.
این محقق با اشاره به نتایج به دست آمده از این تحقیق خاطرنشان کرد: طبق نتایج آزمایش‌های صورت گرفته به کمک حسگرهای نانوکامپوزیتی طراحی شده سرعت تشخیص گونه‌های نیترات موجود در آب، به دلیل افزایش سطح ویژه ناشی از حضور نانوذرات نقره بهبود یافته است. به عبارت دیگر میزان بازده این حسگرها بیشتر بوده و سبب کاهش هزینه فرایند در مقایسه با حسگرهای الکتروشیمیایی رایج شده است.
بنیانی با اشاره به نحوه ساخت و عملکرد حسگرهای تولید شده اظهارکرد: به منظور ساخت نانو حسگرها، در ابتدا نانو ذرات نقره در داخل پلی متاکریلیک اسید که پلی اسیدی بسیار ارزان و زیست سازگار است، قرار داده شد و با استفاده از نور UV نانوکامپوزیت‌های AgNPs/PMA تشکیل شد.
وی با بیان این که نتایج حاصل از آزمون ولتامتری سیکلی نشان داد که عملکرد الکترودهای اصلاح‌شده توسط نانو ذرات نقره به میزان نقره موجود در آنها بستگی دارد، اضافه کرد: آزمون‌های عملکردی نشان می‌دهد که تشکیل ساختارهای دندریتی نقره بر روی سطح الکترود، باعث تشخیص بهتر یون‌های نیترات، نسبت به نانوذرات آگلومره می‌شود. این امر ناشی از مکان‌های بهتر و بیشتر بر روی ساختارهای دندریتی بوده که در نتیجه پراکندگی مناسب نانو ذرات نقره در زمینه پلیمری به دست آمده بود.
بنیانی قیمت مناسب، سرعت تشخیص بالا و آلودگی کمتر را از ویژگی‌های این حسگرها در مقایسه با نمونه‌های ذکر کرد و گفت: این حسگرها در مراکز تصفیه آب، بیمارستان‌ها و منازل کاربرد دارد.
این پژوهش حاصل همکاری مریم بنیانی دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد دانشگاه شیراز،، علی میرزایی از فارغ‌التحصیلان همین دانشگاه و پژوهشگرانی از دانشگاه مسینا ایتالیا است و نتایج آن نیز در مجله Measurement منتشر شد.
یون‌های نیترات موجود در آب، یکی از عوامل بالقوه ایجاد سرطان و بیماری‌های مختلف است که به علت قابلیت بالای حل شدن در آب، می‌توانند موجب آلودگی آب شود. چنانچه مقدار این یون در بدن انسان بیش از حد معینی باشد، می‌تواند یکی از علل سرطان مثانه و سرطان معده شود.
بنابراین اطمینان از عدم آلودگی آب و غذای مصرفی به این یون خطرناک از اهمیت بالایی برخوردار است.
مهندس مریم بنیانی، محقق طرح از اجرای تحقیقاتی در این زمینه با هدف طراحی حسگری مناسب با استفاده از نانوذرات نقره، برای تشخیص سریع یون‌های نیترات موجود در آب خبر داد و گفت: برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت طراحی‌شده و عملکرد آن در تعیین و اندازه‌گیری میزان یون‌های نقره موجود در آب مورد ارزیابی قرار گرفت.
وی با بیان اهمیت بهبود عملکرد حسگرها در شناسایی یون‌های نیترات موجود در آب یادآور شد: غلظت بسیار پایین یون‌های نیترات موجود در آب‌های مصرفی معمولا به‌اندازه‌ای نیست که بتوان به راحتی آنها را به طور مستقیم مورد آنالیز قرار داد. همچنین در شناسایی این ترکیبات، حسگر مورد استفاده باید از انتخاب پذیری بالایی برخوردار باشد.
بنیانی اضافه کرد: این به معنای این است که حسگر مورد استفاده باید فقط به یون‌های نیترات حساسیت نشان داده و نسبت به حضور سایر گونه‌های تداخلگر همچون یون‌های کلر، کلسیم، پتاسیم و سدیم موجود در آب، پاسخ قابل‌توجهی نشان ندهد. از این رو امروزه بسیاری از حسگرهای موجود به دلیل قابلیت انتخاب پذیری ضعیف، قابل استفاده نیستند.
این محقق با اشاره به نتایج به دست آمده از این تحقیق خاطرنشان کرد: طبق نتایج آزمایش‌های صورت گرفته به کمک حسگرهای نانوکامپوزیتی طراحی شده سرعت تشخیص گونه‌های نیترات موجود در آب، به دلیل افزایش سطح ویژه ناشی از حضور نانوذرات نقره بهبود یافته است. به عبارت دیگر میزان بازده این حسگرها بیشتر بوده و سبب کاهش هزینه فرایند در مقایسه با حسگرهای الکتروشیمیایی رایج شده است.
بنیانی با اشاره به نحوه ساخت و عملکرد حسگرهای تولید شده اظهارکرد: به منظور ساخت نانو حسگرها، در ابتدا نانو ذرات نقره در داخل پلی متاکریلیک اسید که پلی اسیدی بسیار ارزان و زیست سازگار است، قرار داده شد و با استفاده از نور UV نانوکامپوزیت‌های AgNPs/PMA تشکیل شد.
وی با بیان این که نتایج حاصل از آزمون ولتامتری سیکلی نشان داد که عملکرد الکترودهای اصلاح‌شده توسط نانو ذرات نقره به میزان نقره موجود در آنها بستگی دارد، اضافه کرد: آزمون‌های عملکردی نشان می‌دهد که تشکیل ساختارهای دندریتی نقره بر روی سطح الکترود، باعث تشخیص بهتر یون‌های نیترات، نسبت به نانوذرات آگلومره می‌شود. این امر ناشی از مکان‌های بهتر و بیشتر بر روی ساختارهای دندریتی بوده که در نتیجه پراکندگی مناسب نانو ذرات نقره در زمینه پلیمری به دست آمده بود.
بنیانی قیمت مناسب، سرعت تشخیص بالا و آلودگی کمتر را از ویژگی‌های این حسگرها در مقایسه با نمونه‌های ذکر کرد و گفت: این حسگرها در مراکز تصفیه آب، بیمارستان‌ها و منازل کاربرد دارد.
این پژوهش حاصل همکاری مریم بنیانی دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد دانشگاه شیراز،، علی میرزایی از فارغ‌التحصیلان همین دانشگاه و پژوهشگرانی از دانشگاه مسینا ایتالیا است و نتایج آن نیز در مجله Measurement منتشر شد.
گزارش خطا
آخرین اخبار