نانوحسگری برای تشخیص سریع و ارزان سرب در آب

عصر کانادا – سازمان بهداشت جهانی تخمین می‌زند که ۲۴۰ میلیون نفر در سراسر جهان در معرض آب آشامیدنی قرار دارند که حاوی مقادیر نسبتا بالایی سرب است که می‌تواند بر رشد مغز در کودکان تأثیر بگذارد، باعث ایجاد نقص در هنگام تولد شود و انواع مختلفی از اثرات عصبی، قلبی و سایر اثرات آسیب‌زا را ایجاد کند. فقط در آمریکا، حدود ۱۰ میلیون خانوار آب آشامیدنی را از طریق لوله‌های سربی تحویل می‌گیرند.جیا زو برایان سیا از محققان MIT، می‌گوید: «سرب یک مشکل بزرگ است که سالانه جان بیش از ۱ میلیون نفر را می‌گیرد.»

اما آزمایش سرب در آب نیاز به تجهیزات گران‌قیمت و دست و پا گیر دارد و به طور معمول برای به دست آوردن نتیجه نیاز به چند روز زمان دارد.  از نوارهای تست ساده نیز می‌توان استفاده کرد که به سادگی پاسخ بله یا خیر را در مورد وجود سرب نشان می‌دهد اما هیچ اطلاعاتی در مورد غلظت آن وجود ندارد. مقررات فعلی سازمان حفاظت از محیط زیست میزان سرب آب آشامیدنی مناسب را کمتر از 15 ppb می‌داند که این میزان آنقدر کم است که تشخیص آن به سادگی امکان‌پذیر نیست.

این فناوری جدید می‌تواند سرب را با غلظت 1 ppb شناسایی کند و این کار با یک ردیاب ساده مبتنی بر تراشه و به صورت دستی قابل انجام است. برای این کار فقط یک قطره آب کافی است. تراشه‌ای که این گروه ساختند یک تراشه فتونیک بوده که در آن مولکول‌هایی حلقه‌ای با شکل خاص استفاده شده که یون‌های سرب را به دام می‌اندازند.

برای دستیابی به چنین سطوح دقت، آزمایش فعلی به دستگاهی به نام طیف‌سنج جرمی القایی پلاسما  نیاز دارد. که هم پرهزینه و هم زمان‌بر است. اما در این سامانه جدید یک لیزر کوچک و تابش به تراشه‌ی فتونیکی می‌تواند به سادگی نتیجه را ارائه دهد.

این سیستم می‌تواند برای تشخیص سایر آلاینده‌های مشابه در آب، از جمله کادمیوم، مس، لیتیوم، باریم، سزیم و رادیوم سازگار باشد. این دستگاه می‌تواند با کارتریج‌های ساده که می‌توانند برای تشخیص عناصر مختلف جابجا شوند، استفاده شود.