Наносенсор обнаружит пестициды на фруктах

10.06.2022

Шведские ученые разработали крошечный датчик, который может обнаружить пестициды на фруктах всего за несколько минут, сообщает пресс-служба Каролинского института. Техника использует распыляемые пламенем наночастицы, сделанные из серебра, для усиления сигнала химических веществ.

В новых наносенсорах используется поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние, или SERS, - мощный метод обнаружения, который может увеличить диагностические сигналы биомолекул на металлических поверхностях более чем в миллион раз. Эта технология использовалась в нескольких областях исследований, включая химический анализ и анализ окружающей среды, а также для обнаружения биомаркеров различных заболеваний. Однако высокие производственные затраты и ограниченная воспроизводимость от партии к партии до сих пор препятствовали широкому применению в диагностике безопасности пищевых продуктов.

Исследователи из Каролинского института создали нанодатчик SERS, используя пламенное распыление - хорошо зарекомендовавший себя и экономически эффективный метод нанесения металлического покрытия - для доставки небольших капель наночастиц серебра на поверхность стекла. Распыление пламенем можно использовать для быстрого производства однородных пленок SERS на больших площадях.

Затем исследователи точно настроили расстояние между отдельными наночастицами серебра, чтобы повысить их чувствительность. Проверяя, способны ли они обнаруживать вещества, ученые нанесли тонкий слой индикаторного красителя поверх датчиков и использовали спектрометр, чтобы обнаружить молекулярные отпечатки пальцев. По словам исследователей, датчики надежно и равномерно обнаруживали молекулярные сигналы, и их производительность оставалась неизменной при повторном тестировании через 2,5 месяца. То есть эти наносенсоры смогут прослужить долгое время.

В тестировании датчика исследователи смогли обнаружить низкие концентрации паратион-этила - токсичного сельскохозяйственного инсектицида, который запрещен или ограничен в большинстве стран. Небольшое количество паратион-этила поместили на яблоко. Позже остатки собрали ватным тампоном и погрузили в средство для растворения молекул пестицида. Этим раствором капали на датчик, который подтверждал: в растворе действительно есть пестициды. 

В дальнейшем исследователи планируют изучить, можно ли применять новые наносенсоры в других областях. Например, обнаруживать биомаркеры конкретных заболеваний в местах оказания медицинской помощи в условиях ограниченных ресурсов.

<< Назад: Найдено самое холодное место в Солнечной системе 11.06.2022

>> Вперед: 3D-печать древесины 10.06.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Адаптивный полупроводник программируется светом 05.09.2026

Традиционный подход к развизвитю электроники имеет естественные ограничения: уменьшение размеров элементов становится сложнее, а их характеристики после изготовления практически невозможно изменить. Исследователи инженерного факультета Принстонского университета предложили иной путь. Вместо дальнейшего миниатюризирования существующих компонентов они разработали сверхтонкий полупроводниковый материал, способный менять свои свойства под воздействием света. Новый материал имеет толщину всего в несколько молекул, но при этом обладает необычной способностью многократно перестраивать свои электрофизические характеристики. Обычные полупроводники, применяемые в компьютерах и бытовой электронике, в основном получают заданные свойства еще на этапе производства и затем реагируют на поступающие электрические сигналы. Разработка специалистов из Принстона ведет себя иначе: ее параметры можно изменять уже после изготовления устройства. Секрет такой адаптивности заключается в сочетании сверхтонк ...>>

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Линейная оптика Vossloh-Schwabe с равномерным освещением без бликов 04.09.2026

Плоские светильники должны одновременно обеспечивать высокую яркость, равномерное освещение и компактные размеры. При этом одна из главных технических проблем заключается в необходимости распределить свет от множества светодиодов так, чтобы на поверхности не появлялись яркие пятна и участки с недостаточной освещенностью. Компания Vossloh-Schwabe предлагает решить эту задачу с помощью специальной линейной оптики, предназначенной для светодиодов SMD W2. Оптика 1R разработана таким образом, чтобы формировать однородную яркость без бликов и одновременно уменьшать необходимую высоту светильника. Ее конструкция позволяет эффективнее использовать световой поток светодиодов, что особенно важно при создании тонких плоских осветительных систем. Оптическая эффективность достигает 96%, поэтому большая часть излучения направляется на рабочую поверхность, а потери света остаются минимальными. Главная особенность 1R - широкая фотометрическая диаграмма в форме так называемого "крыла летучей мыши ...>>

Теплицы будущего: ранняя диагностика растений и роботизация производства 03.09.2026

Современная теплица постепенно превращается из обычного сооружения для выращивания растений в высокотехнологичную производственную систему. Камеры, сенсоры и роботизированные платформы позволяют получать значительно больше информации о состоянии культуры и использовать ее для принятия решений. Однако само наличие большого количества датчиков еще не гарантирует практической пользы: важно понимать, насколько точны их показания, удобно ли устанавливать оборудование и действительно ли собранные данные помогают производителю. Именно эти вопросы специалисты Harvestis в Хоогстратене, Бельгия, ранее известного как Proefcentrum Hoogstraten, изучали в ходе испытаний современных сенсорных технологий и роботизированных решений. Особое внимание исследователи уделили автоматическому сбору информации о растениях. На демонстрациях в теплицах были представлены системы IUNU и Hortiworld, причем IUNU Luna предназначена для постоянного мониторинга культуры, прогнозирования урожая и оценки качества выпо ...>>

Случайная новость из Архива Плавучая капсула для очистки воды без реагентов 08.07.2026 Когда более двух миллиардов человек не имеют доступа к безопасной питьевой воде, особенно остро стоит проблема очистки в удаленных районах, зонах бедствий и во время гуманитарных кризисов. Традиционные методы - кипячение, хлорные таблетки или фильтры - требуют топлива, расходных материалов или регулярного обслуживания. Международная группа ученых предложила принципиально новое решение: компактную автономную капсулу, которая обеззараживает воду без химических реагентов, батарей и подключения к электросети. По предварительным оценкам, себестоимость такого устройства может составить менее 25 долларов. Перед использованием капсулу достаточно энергично встряхнуть в течение примерно трех секунд. Внутри нее находится небольшой магнит, который при движении проходит сквозь медную катушку и генерирует электрический ток по принципу электромагнитной индукции. Полученной энергии хватает для питания встроенных датчиков и электронной схемы, после чего устройство готово к работе без каких-либо внешних источников питания. Сначала капсула оценивает качество воды. Она измеряет уровень общего содержания растворенных твердых веществ (TDS), который в основном отражает концентрацию солей и минералов. Если этот показатель не превышает 250 мг/л, вода считается пригодной для дальнейшего обеззараживания. При более высоких значениях устройство подает сигнал предупреждения, поскольку не способно удалять химические загрязнители - мышьяк, пестициды, промышленные токсины и другие опасные соединения. Его задача ограничена уничтожением микроорганизмов. После успешной проверки начинается процесс обеззараживания. Капсулу просто оставляют плавать на поверхности воды. Движение волн и относительное перемещение воды относительно корпуса устройства генерирует электростатический заряд. Наружная поверхность капсулы покрыта микроскопическими полимерными наностержнями, чьи острые кончики концентрируют электрический заряд в очень малых областях, создавая локальные электрические поля высокой напряженности. Эти поля воздействуют на клеточные мембраны бактерий и вирусов по принципу электропорации - давно известному в биотехнологии методу, при котором сильное электрическое поле образует поры в мембранах микроорганизмов, приводя к их гибели. В данном случае процесс полностью автономен и не требует внешней энергии после первоначального встряхивания. В лабораторных условиях капсула успешно уничтожала кишечную палочку (Escherichia coli), бактерию Bacillus subtilis и вирусные суррогаты. Обработка одного литра воды обычно занимала около 20 минут, а для некоторых микроорганизмов - до 25 минут. При работе с реальной речной или озерной водой полное обеззараживание происходило примерно за полчаса, а четыре литра речной воды становились безопасными примерно за 52 минуты. После 120 циклов использования эффективность устройства практически не снижалась, что позволяет одному экземпляру очистить около 480 литров воды. Разработкой руководил профессор Сан Ву Ким из Университета Ёнсе (Южная Корея) при участии специалистов из Korea Institute of Science and Technology, Университета Бата (Великобритания) и Университета Жэньминь (Китай). Технология, получившая название FDGD (Floating-induced Detection-Guided Disinfection), пока находится на стадии дополнительных испытаний и подготовки к серийному производству.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026