تمكن العلماء من تطوير نوع جديد من المستشعرات فائقة الحساسية قادرة على اكتشاف كميات ضئيلة للغاية من أيونات الرصاص في الماء. ومن المحتمل أن يمهد هذا المستشعر المتطور الطريق لتطوير أنظمة مراقبة جودة المياه من الجيل القادم.
ما يميز المستشعر هو قدرته على اكتشاف أيونات الرصاص بتركيزات منخفضة تصل إلى فيمتومول واحد لكل لتر من الماء. مما يدل على درجة عالية لامتناهية الدقة.
وفقًا لخبراء جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، فإن هذا النطاق “أكثر حساسية بمليون مرة” من جميع تقنيات الاستشعار المستخدمة حاليا لمراقبة تلوث المياه.
“يُعدّ التعرض للرصاص من أهم المخاطر الصحية التي تواجه البشرية، حيث أظهرت الدراسات أن وجوده بتركيزات منخفضة (أجزاء في المليار) في مياه الشرب يُشكل خطرًا كبيرًا على صحة الإنسان، خاصةً على نموه وتطوره.”
مقال ذو صلة: ابتكار مستشعر للمبيدات الحشرية لضمان سلامة الغذاء
مستشعر لاكتشاف الرصاص بتقنية “Graphene” الغرافين
وخلال هذه الدراسة، تم بناء نموذج أولي للجهاز باستخدام طبقة واحدة من الجرافين موضوعة على شريحة سيليكون. وقد تم اختيار الجرافين بسبب قدرته الممتازة على التوصيل الكهربائي. إضافة الى نسبة سطحه إلى حجمه العالية، مما يجعله مادة مثالية لتقنيات الاستشعار.
بعد ذلك، قام الباحثون بتحسين قدرات الاستشعار للطبقة الجرافينية من خلال دمج جزيء رابط على سطحها. يُشكل هذا الجزيء الرابط موقعًا ربطًا لمستقبل أيوني مخصص لالتقاط أيونات الرصاص، مما يُتيح قياس دقيق لتركيز الرصاص في الماء | لتطوير قدرات الجرافين في الاستشعار، قام الباحثون بإدخال “جزيء رابط” على سطحه. يعمل هذا الجزيء الرابط كنقطة ارتباط لمستقبل أيوني؛ في هذه الحالة، يعمل كمُرسى لالتقاط أيونات الرصاص
يحسّن الجزيء الرابط أيضا قدرة الجهاز على اكتشاف أيونات الرصاص من خلال تشكيل موقع ارتباط خاص على سطح الجرافين. بمعنى آخر، يعمل الجزيء الرابط مثل “طعم” يجذب أيونات الرصاص إلى سطح الجرافين، الأمر الذي يسهّل اكتشافها.
وأضاف بندارو، “تهدف التكنولوجيا التي طورناها إلى التغلب على مسائل التكلفة والكفاءة. وفي النهاية هدفنا بالطبع نشرها في المنازل، نظرًا لسهولة تصنيعها.”
على أي حال، ما زال هذا المستشعر قيد التطوير ولم يصل إلى مرحلة الإنتاج التجاري بعد. وبطبيعة الحال يطمح الباحثون إلى تحسينه ليكون جاهزًا للاستخدام العملي. وليكون حلاً متقدمًا للكشف عن أيونات الرصاص في الماء بدقة عالية، مما سيساهم في حماية الصحة العامة.
