Detektering af nanoplastik på brøkdele af et sekund ved hjælp af modificeret Raman-spektroskopi
Mikroplast er bittesmå, næsten ikke synlige plastikpartikler, som kan skade miljøet, for eksempel hvis de bliver spist af dyr. Det har dog været vanskeligt at vurdere effekten af endnu mindre partikler, som næppe kan påvises ved hjælp af konventionelle metoder - plastpartikler med en diameter på mindre end en mikrometer, der almindeligvis omtales som "nanoplast". Sådanne små partikler kan endda absorberes i levende celler.
Forskere ved TU Wien (Wien) er nu lykkedes med at udvikle en målemetode, der kan detektere individuelle nanoplastiske partikler i størrelsesordener hurtigere end tidligere teknikker. Disse resultater er blevet offentliggjort i tidsskriftet Scientific Reports . Den nye metode har potentiale til at blive grundlaget for nye måleapparater til miljøanalyse.
Detektering af molekyler efter bølgelængde
"Vi bruger et fysisk princip, som også ofte er blevet brugt i kemisk analyse, nemlig Raman-spredning," forklarer Sarah Skoff, gruppeleder for Solid State Quantum Optics and Nanophotonics forskningsgruppen ved TU Wien. I denne proces bliver molekyler belyst med en laserstråle, hvilket får dem til at vibrere. En del af laserlysets energi omdannes således til vibrationsenergi, mens resten af energien genudsendes i form af lys.
Ved at måle dette lys og sammenligne dets energi med det laserlys, der oprindeligt blev udsendt, bestemmes molekylets vibrationsenergi – og fordi forskellige molekyler vibrerer på forskellige måder, er det muligt at finde ud af, hvilket molekyle det er.
"Almindelig Raman-spektroskopi ville dog ikke være egnet til at detektere den mindste nanoplast," siger Skoff. "Det ville være alt for ufølsomt og tage alt for lang tid." Forskerholdet måtte derfor søge efter fysiske effekter, der kunne forbedre denne teknik væsentligt.
Tricket med guldgitteret
For at gøre dette tilpassede de en metode, der allerede er blevet brugt i en lignende form til at påvise biomolekyler. Prøven sættes på et ekstremt fint gitter lavet af guld. De enkelte guldtråde er kun 40 nanometer tykke og omkring 60 nanometer fra hinanden. "Dette metalgitter fungerer som en antenne," siger Skoff. "Laserlyset forstærkes på bestemte punkter — så der er en meget mere intens interaktion med molekylerne der. Der er også en interaktion mellem molekylet og elektronerne i metalgitteret, som sikrer, at lyssignalet fra molekylerne er yderligere forstærket."
I almindelig Raman-spektroskopi bliver det lys, der så udsendes af molekylerne, normalt nedbrudt i alle dets bølgelængder for at identificere, hvilket molekyle det er. TU Wien-holdet kunne dog vise, at teknikken også kan forenkles. "Vi ved, hvad de karakteristiske bølgelængder af de nanoplastiske partikler er, og derfor kigger vi meget specifikt efter signaler på netop disse bølgelængder," forklarer Skoff.
"Vi var i stand til at vise, at dette kan forbedre målehastigheden med flere størrelsesordener. Tidligere skulle du måle i 10 sekunder for at få en enkelt pixel af det billede, du ledte efter - hos os tager det kun et par millisekunder ." Eksperimenter med polystyren (styrofoam) viste, at selv ved denne meget høje hastighed kan nanoplastpartiklerne detekteres pålideligt, selv ved ekstremt lave koncentrationer. I modsætning til andre metoder tillader denne teknik endda påvisning af individuelle partikler.
Grundlaget for nye måleapparater
Forskerholdet ønsker nu at undersøge de potentielle anvendelser af den nye teknik mere detaljeret, for eksempel hvordan den kan bruges til at påvise nanoplast i miljørelevante og biologiske prøver, såsom blod.
”I hvert fald har vi nu kunnet vise, at det grundlæggende fysiske princip virker,” siger Skoff. "Det lægger i princippet grundlaget for udviklingen af nye måleapparater, som i fremtiden kan bruges til at undersøge prøver direkte i naturen uden for laboratoriet."
Flere oplysninger: Ambika Shorny et al., Billeddannelse og identifikation af enkelte nanoplastiske partikler og agglomerater, Videnskabelige rapporter (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37290-y
Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter
Leveret af Vienna University of Technology
Varme artikler
-
Forskere forklarer, hvordan man lagrer chifferdata i magnetiske skyrmionerSkyrmion gitterdannelse. Kredit:FEFU Forskere fra Far Eastern Federal University (FEFU) med internationale samarbejdspartnere har foreslået direkte magnetisk skrivning af skyrmioner, dvs. magnetis -
Forskere identificerer ny katalysator til oprydning af nitritForskere ved Rice Universitys Catalysis and Nanomaterials Laboratory har fundet ud af, at guld- og palladium -nanopartikler hurtigt kan nedbryde nitritter. Kredit:M.S. Wong/Rice University Kemiske -
Kemikere lukker hullet i at gøre nanomedicin sikrere, mere effektivtFra venstre:Drs. Xingya Jiang, Jie Zheng og Bujie Du forsker i nanopartiklers adfærd i kroppen på Natural Science and Engineering Research Laboratory på UT Dallas campus. Forskerne offentliggjorde en -
Undersøgelse viser, at grafen er i stand til at modstå en fartkugleRice University-forskere affyrede mikrokugler med supersoniske hastigheder i eksperimenter, der viser, at grafen er 10 gange bedre end stål til at absorbere energien fra et gennemtrængende projektil.
- Børn er mere tilbøjelige til at modtage velfærdsydelser, hvis deres forældre gør det
- Sådan konverteres gram til Cups
- Hvordan man skelner en Bullsnake fra en Rattlesnake
- Idéer til videnskabsmæssige projekter med hunde <p> <p> Fra renligheden af en hundes mund til at…
- Sådan fungerer diamanter
- Yderligere næringsstoffer intensiverer døde zoner i havene, finder forskere