Perangkat yang sangat murah dan sangat sensitif ini mendeteksi logam beracun tingkat rendah dalam air dan ikan.
Sistem baru ini terdiri dari potongan kaca komersial yang dilapisi dengan film nanopartikel “berbulu”. Semacam "nano-velcro," dapat dicelupkan ke dalam air untuk menjebak polutan dan membuat film konduktif secara elektrik. Kredit Gambar: Universitas Northwestern.
Ketika merkuri dibuang ke sungai dan danau, logam berat beracun bisa berakhir pada ikan yang kita makan dan air yang kita minum. Untuk membantu melindungi konsumen dari penyakit dan kondisi yang terkait dengan merkuri, para peneliti di Universitas Northwestern bekerja sama dengan rekan-rekannya di Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Swiss, telah mengembangkan sistem partikel nano yang cukup sensitif untuk mendeteksi bahkan tingkat berat terkecil sekalipun. logam dalam air dan ikan kita.
Penelitian ini diterbitkan 9 September di jurnal Nature Materials.
"Sistem saat ini sedang digunakan untuk menguji merkuri dan turunannya yang sangat beracun, metil merkuri, adalah proses intensif waktu yang menghabiskan biaya jutaan dolar dan hanya dapat mendeteksi jumlah pada tingkat yang sudah beracun," kata Bartosz Grzybowski, penulis utama studi ini. . “Perangkat kami dapat mendeteksi jumlah yang sangat kecil, lebih dari jutaan kali lebih kecil daripada metode terkini yang canggih. Ini penting karena jika Anda minum air yang tercemar dengan kadar merkuri yang rendah setiap hari, itu bisa bertambah dan kemungkinan akan menyebabkan penyakit di kemudian hari. Dengan sistem ini konsumen suatu hari akan memiliki kemampuan untuk menguji air keran rumah mereka untuk logam beracun. "
Grzybowski adalah Profesor Kenneth Burgess dari Teknik Kimia Fisika dan Sistem Kimia di Kolese Seni dan Sains Weinberg dan Sekolah Teknik dan Sains Terapan McCormick.
Sistem baru ini terdiri dari potongan kaca komersial yang dilapisi dengan film nanopartikel “berbulu”, sejenis “nano-velcro,” yang dapat dicelupkan ke dalam air. Ketika kation logam — suatu benda bermuatan positif, seperti metil merkuri — masuk di antara dua rambut, rambut-rambut itu menutup, menjebak polutan dan membuat film itu konduktif secara elektrik.
Alat pengukur tegangan mengungkapkan hasilnya; semakin banyak ion yang terperangkap di “nano-velcro,” semakin banyak listrik yang dihantarkan. Untuk menghitung jumlah partikel yang terperangkap, yang perlu dilakukan hanyalah mengukur tegangan melintasi film struktur nano. Dengan memvariasikan panjang rambut nano yang menutupi partikel individu dalam film, para ilmuwan dapat menargetkan jenis polutan tertentu yang ditangkap secara selektif. Dengan "rambut" yang lebih panjang, film ini memerangkap metil merkuri, yang lebih pendek selektif terhadap kadmium. Logam lain juga dapat dipilih dengan modifikasi molekul yang sesuai.
Biaya pembuatan film nanopartikel berkisar antara $ 1 hingga $ 10, dan perangkat untuk mengukur arus harganya beberapa ratus dolar, kata Grzybowski. Analisis dapat dilakukan di lapangan sehingga hasilnya segera tersedia.
Para peneliti sangat tertarik dalam mendeteksi merkuri karena bentuknya yang paling umum, metil merkuri, terakumulasi ketika seseorang naik ke rantai makanan, mencapai tingkat tertinggi pada ikan predator besar seperti tuna dan ikan todak. Di Amerika Serikat, Prancis dan Kanada, otoritas kesehatan masyarakat menyarankan wanita hamil untuk membatasi konsumsi ikan karena merkuri dapat mengganggu perkembangan sistem saraf pada janin.
Para peneliti menggunakan sistem ini untuk mendeteksi kadar merkuri dalam air dari Danau Michigan, dekat Chicago, di antara sampel lainnya. Meskipun tingkat industri yang tinggi di wilayah ini, tingkat merkuri sangat rendah.
"Tujuannya adalah untuk membandingkan pengukuran kami dengan pengukuran FDA yang dilakukan dengan menggunakan metode konvensional," kata Francesco Stellacci dari EPFL, co-koresponden penulis penelitian. "Hasil kami berada dalam kisaran yang dapat diterima."
Para peneliti juga menguji seekor ikan nyamuk dari Florida Everglades, yang tidak tinggi pada rantai makanan dan dengan demikian tidak menumpuk kadar merkuri dalam jaringannya. Survei Geologi A.S. melaporkan hasil yang hampir identik setelah menganalisis sampel yang sama.
Melalui Universitas Northwestern