محققان دانشکده مهندسی معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از نانو ذرات نقره به ساخت نانو حسگرهایی دست یافتند که باحساسیت و قدرت انتخابی بالا، قادر به شناسایی یون‌های فلزی “سرب” و “جیوه” در آب شهری و همچنین پساب‌های صنعتی است.

امیرمصطفی امیرجانی دانش‌آموخته مقطع دکتری این دانشگاه و مجری طرح، آلودگی‌های زیست محیطی را یکی از پیامدهای صنعتی شدن جوامع و پیشرفت زندگی در کشورهای درحال توسعه دانست و افزود: پساب‌های صنایع متالورژیکی و شیمیایی همانند ورق کاری فلزات، باتری سازی و تولید شیشه و سرامیک از مهمترین عوامل ورود سرب به محیط زیست به خصوص آب هستند. علاوه بر آن، جیوه از طریق پساب‌های معدن کاری و زباله‌های بیمارستانی و همچنین در فرایندهای تولید فلزات و سیمان وارد محیط زیست می‌شود.

وی با اشاره به ضرورت ارائه راهکاری برای شناسایی دقیق و سریع مقادیر بسیار اندک از یون‌های فلزی در منابع آبی، اظهار کرد: بر این اساس پروژه تحقیقاتی با عنوان “ساخت حسگرهای پلاسمونیک بر پایه نانوذرات نقره برای شناسایی یون‌های سرب و جیوه در محلول‌های آبی” در قالب رساله دکتری در دانشگاه امیرکبیر اجرایی کردیم.

امیرجانی ساخت نانوحسگرهای پلاسمونیک را از دستاوردهای این مطالعات نام برد و یادآور شد: با استفاده از این نانو حسگر موفق شدیم مقادیر بسیار اندک از یون‌های فلزی سنگین مانند جیوه و سرب را در محلول‌های آبی شناسایی کنیم.

به گفته این محقق، این شناسایی می‌تواند در محل و بسیار سریع انجام گیرد، در حالی که به طور معمول باید از پساب‌های صنایع نمونه تهیه و به آزمایشگاه ارسال شود و تا ارائه نتایج منتظر ماند.

وی با اشاره به نحوه دستیابی به ساخت نانو حسگر، اظهار کرد: برای این منظور ابتدا نانو ذرات نقره در اندازه و شکل مشخص سنتز شدند و برای این کار از نانو ذرات مثلثی شکل نقره استفاده شد که به واسطه هندسه خاص خود، برهمکنش منحصر به فردی با نور ایجاد می کند.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان اینکه با عامل‌دار کردن نانو ذرات توسط لیگاندهای شیمیایی مانند “ال-تایروزین” به عنوان یک آمینواسید، پاسخ انتخابی نانوساختار به یون مورد نظر ایجاد می‌شود، ادامه داد: در حضور یون مورد نظر، مشخصات پلاسمونیک نانو ذرات عامل‌دار شده دچار تغییراتی می‌شود که به کمک این تغییرات میزان دقیق یون قابل شناسایی است.

وی اضافه کرد: با عامل‌دار کردن نانو ذرات توسط لیگاندهای شیمیایی، برهمکنش یون فلزی مورد نظر با این نانوحسگر، انتخابی خواهد بود به نحوی که در حضور سایر یون‌های فلزی نیز نانوحسگر قادر است با دقت زیاد یون‌های هدف را شناسایی کند.

امیرجانی شناسایی یون‌های سنگین فلزی در پساب‌های صنعتی برای سنجش میزان آلودگی را از کاربردهای این نانو حسگر ذکر کرد و افزود: همچنین دانش مربوط به کنترل سینتیک و ترمودینامیک سنتز نانوذرات می تواند در سایر پژوهش‌های مرتبط با این حوزه مورد استفاده قرار گیرد. وی چاپ ۶ مقاله ISI در ژورنال‌های Talanta، Sensors and Actuators B: Chemical و Nanotechnology را از دیگر دستاوردهای این مطالعات عنوان کرد و یادآور شد: در ادامه این مطالعات می‌توان با تثبیت نانوساختارها بر روی یک زیر لایه، کاربرد این گونه حسگرهای پلاسمونیک را افزایش داد که اقداماتی در همین راستا در دستور کار قرار دارد.

این پژوهشگر با تاکید بر اینکه نانو حسگر سرب تولید شده در این پژوهش قادر است یون سرب را با حد تشخیص یک نانو مولار در محلول‌های آبی شناسایی کند، اظهار کرد: مطابق استانداردهای بین‌المللی میزان سرب در آب آشامیدنی شهرها باید کمتر از ۷۲ نانو مولار باشد و با توجه به حد تشخیص یک نانو مولار این نانوحسگر، می‌توان با استفاده از آن از حد سلامت آب شهری مطلع شد.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: علاوه بر آن نانو حسگر مربوط به شناسایی یون جیوه قادر است این یون را با حد تشخیص ۴ نانومولار شناسایی کند و این در حالی است که حد سلامت این یون در آب شهری کمتر از ۱۰ نانو مولار تعیین شده است. میزان حد تشخیص هر دو نانوحسگر تولید شده نشان دهنده کاربردی بودن این حسگرها برای شناسایی دقیق و سریع یون‌های سرب و جیوه در محلول‌های آبی است.

امیر جانی با بیان اینکه خواص پلاسمونیک در دودهه گذشته بسیار مورد توجه محققان قرارگرفته و حسگرهای پلاسمونیک به عنوان یکی از شاخه‌های این علم مورد توجه محققان دنیا قرار داشته است، گفت: تا به امروز حسگرهای پلاسمونیک متعددی برای شناسایی آنالیت‌های مختلف از جمله یون‌های فلزی مخنلف ساخته شده است و هدف اصلی ما در این پژوهش، کاهش حد تشخیص نانوحسگرهای پلاسمونیک برای شناسایی یون‌های سرب و جیوه بوده است. این طرح با حمایت دانشگاه امیر کبیر به مرحله اجرا درآمده است.