పరిశోధకులు కొత్త ఆప్టికల్ సెన్సార్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది నీటిలో చాలా తక్కువ స్థాయి ఆర్సెనిక్ యొక్క నిజ-సమయ గుర్తింపును సాధించడానికి సరళమైన మార్గాన్ని అందిస్తుంది. ఈ సాంకేతికత ఆర్సెనిక్ కోసం గృహ పరీక్షను ప్రారంభించగలదు, వ్యక్తులు వారి స్వంత నీటి నాణ్యతను పర్యవేక్షించడానికి శక్తివంతం చేస్తుంది.
ఆర్సెనిక్ కాలుష్యం అనేది ప్రపంచవ్యాప్తంగా మిలియన్ల మంది ప్రజలను ప్రభావితం చేసే తీవ్రమైన పర్యావరణ మరియు ప్రజారోగ్య సవాలు. సహజ భౌగోళిక ప్రక్రియలు రాళ్ళు మరియు నేల నుండి ఆర్సెనిక్‌ను భూగర్భజలాల్లోకి విడుదల చేసినప్పుడు మరియు మైనింగ్, పారిశ్రామిక వ్యర్థాలను పారవేయడం మరియు ఆర్సెనిక్-ఆధారిత పురుగుమందుల వాడకం ద్వారా తీవ్రతరం చేయగలిగినప్పుడు ఈ కాలుష్యం సంభవిస్తుంది.
“ఆర్సెనిక్-కలుషితమైన నీటిని తినడం వల్ల ఆర్సెనిక్ విషం మరియు చర్మం, lung పిరితిత్తుల, మూత్రపిండాలు మరియు మూత్రాశయం యొక్క క్యాన్సర్లతో సహా తీవ్రమైన ఆరోగ్య పరిస్థితులకు దారితీస్తుంది” అని ఇండియన్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ గువహతి నుండి ప్రధాన పరిశోధకుడు సునీల్ ఖిజ్వానియా చెప్పారు. “సున్నితమైన, ఎంపిక, పునర్వినియోగ మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్న సెన్సార్‌ను సృష్టించడం ద్వారా, సాధారణ పర్యవేక్షణ కోసం నమ్మదగిన మరియు వినియోగదారు-స్నేహపూర్వక సాధనం యొక్క అవసరాన్ని పరిష్కరించాలని మేము లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాము, ఆర్సెనిక్ ఎక్స్పోజర్ యొక్క నష్టాల నుండి సంఘాలను రక్షించడంలో సహాయపడుతుంది.”
ఆప్టికా పబ్లిషింగ్ గ్రూప్ జర్నల్‌లో అనువర్తిత ఆప్టిక్స్, పరిశోధకులు వారి కొత్త సెన్సార్‌ను వివరిస్తారు, ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్ మరియు స్థానికీకరించిన ఉపరితల ప్లాస్మోన్ ప్రతిధ్వని అని పిలువబడే ఆప్టికల్ దృగ్విషయాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ప్రపంచ ఆరోగ్య సంస్థ స్థాపించిన 10 పిపిబి గరిష్ట అనుమతించదగిన పరిమితి కంటే ఆర్సెనిక్ స్థాయిలను బిలియన్ (పిపిబి) కు 0.09 భాగాలు (పిపిబి) కంటే తక్కువగా గుర్తించడానికి వారు దీనిని ఉపయోగించారు. విభిన్న ప్రదేశాలు మరియు పరిస్థితుల నుండి నిజమైన తాగునీటి నమూనాలను పరీక్షించినప్పుడు సెన్సార్ నమ్మదగిన పనితీరును ప్రదర్శించింది.
“అత్యంత సున్నితమైన సెన్సార్ కేవలం 0.5 సెకన్లలో విశ్లేషణను అందిస్తుంది మరియు అధిక స్థాయిలో పునర్వినియోగం, పునరావృత, స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయతను ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది సురక్షితమైన నీటి నాణ్యతను పర్యవేక్షించడానికి మరియు భరోసా ఇవ్వడానికి శక్తివంతమైన సాధనంగా మారుతుంది” అని ఖిజ్వానియా చెప్పారు. “భవిష్యత్తులో, ఈ సాంకేతికత ప్రజలు తమ తాగునీరు సురక్షితంగా ఉందో లేదో తనిఖీ చేయడం చాలా సులభం చేస్తుంది, హానికరమైన ఆర్సెనిక్ స్థాయిలకు గురికాకుండా నిరోధించడం ద్వారా ప్రాణాలను కాపాడవచ్చు.”
వినియోగదారు-స్నేహపూర్వక ఇంకా ఖచ్చితమైన సెన్సార్
ఆర్సెనిక్‌ను గుర్తించడానికి సాంప్రదాయిక స్పెక్ట్రోస్కోపీ పద్ధతులు చాలా ఖచ్చితమైనవి మరియు సున్నితమైనవి అయినప్పటికీ, వాటికి సంక్లిష్టమైన, స్థూలమైన, ఖరీదైన పరికరాలు అవసరమవుతాయి, ఇవి సమయం తీసుకుంటాయి మరియు ఉపయోగించడానికి సంక్లిష్టంగా ఉంటాయి. ఈ క్లిష్టమైన అంతరాన్ని పూరించడానికి, పరిశోధకులు ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సార్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది తక్కువ గుర్తింపు పరిమితిని కలిగి ఉండటమే కాకుండా, తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు తాగునీటిలో సాధారణ ఆర్సెనిక్ పర్యవేక్షణకు ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు వినియోగదారు-స్నేహపూర్వకంగా ఉంటుంది.
కొత్త సెన్సార్‌ను తయారు చేయడానికి, పరిశోధకులు ఫైబర్ యొక్క లోపలి కోర్ను బంగారు నానోపార్టికల్స్ మరియు అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ మరియు గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్లతో కూడిన ప్రత్యేకమైన నానోకంపొజిట్ యొక్క సన్నని పొరతో పూత పూయారు, ఇది ఆర్సెనిక్ అయాన్లతో ఎంపిక చేస్తుంది. మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబం ద్వారా సృష్టించబడిన ఎవాన్సెంట్ వేవ్ కారణంగా కోర్ ద్వారా ప్రయాణించే కాంతి యొక్క కొంత భాగం చుట్టుపక్కల ఫైబర్ క్లాడింగ్‌లోకి విస్తరించింది. ఫైబర్ యొక్క ఒక చిన్న విభాగంలో క్లాడింగ్‌ను తొలగించడం ద్వారా, ఎవాన్సెంట్ వేవ్ పర్యావరణానికి గురవుతుంది.
ఆప్టికల్ ఫైబర్ ద్వారా కాంతి ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు, ఎవాన్సెంట్ వేవ్ బంగారు నానోపార్టికల్స్‌తో సంకర్షణ చెందుతుంది, స్థానికీకరించిన ఉపరితల ప్లాస్మోన్ ప్రతిధ్వనిని ప్రేరేపిస్తుంది – నానోపార్టికల్ ఉపరితలంపై ఎలక్ట్రాన్లు నిర్దిష్ట కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాలకు ప్రతిస్పందనగా సమిష్టిగా డోలనం చేసే ఒక దృగ్విషయం. ఆర్సెనిక్ ఉన్నట్లయితే, ఇది నానోకంపొజిట్కు బంధిస్తుంది, ఇది ఉపరితల ప్లాస్మోన్ ప్రతిధ్వని తరంగదైర్ఘ్యంలో కొలవగల మార్పుకు కారణమవుతుంది మరియు నీటిలో ట్రేస్ ఆర్సెనిక్ యొక్క ఖచ్చితమైన గుర్తింపును అనుమతిస్తుంది.
పూర్తి పనితీరు అంచనా
పరిశోధకులు ఆర్సెనిక్ అయాన్ పరిష్కారాల యొక్క వివిధ సాంద్రతలను ఉపయోగించి సెన్సార్‌ను పరీక్షించారు, ఇది పరీక్షించిన ఏకాగ్రత పరిధిలో ఆర్సెనిక్ యొక్క స్థిరమైన మరియు నమ్మదగిన గుర్తింపును ఉత్పత్తి చేసిందని కనుగొన్నారు. అదనపు ఆప్టిమైజేషన్ తరువాత, వారు ఇతర పారామితులను పరీక్షించారు, ఆర్సెనిక్ అయాన్ గా ration తలో తక్కువ-నుండి-అధిక మరియు అధిక-తక్కువ మార్పుల సమయంలో సెన్సార్ స్థిరమైన ఫలితాలను ఇచ్చిందని మరియు కేవలం 0.5 సెకన్ల వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన సమయాన్ని సాధించిందని చూపిస్తుంది.
సెన్సార్ గరిష్టంగా ± 0.058 పిపిబి ఆర్సెనిక్ యొక్క రిజల్యూషన్‌ను ప్రదర్శించింది మరియు 18 రోజుల వ్యవధిలో నాలుగు వేర్వేరు రోజులలో విశ్లేషించబడిన ఒకేలాంటి ఆర్సెనిక్ సాంద్రతలతో నమూనాల ఫలితాలలో అతితక్కువ వైవిధ్యాలను చూపించింది. పరిశోధకులు సెన్సార్ కొలతలను ప్రేరణగా కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (ఐసిపి-ఎంఎస్) తో పొందిన వాటితో పోల్చారు, ఇది సాధారణంగా ఆర్సెనిక్ కొలతలకు ఉపయోగిస్తారు. సెన్సార్ 5%కన్నా తక్కువ సాపేక్ష శాతం వ్యత్యాసాన్ని చూపించింది, ఇది రెండు పద్ధతుల మధ్య బలమైన ఒప్పందాన్ని సూచిస్తుంది.
సెన్సార్ యొక్క వాస్తవ-ప్రపంచ అనువర్తనాన్ని అంచనా వేయడానికి, పరిశోధకులు దీనిని భారతదేశంలోని గువహతి నగరంలోని వివిధ ప్రదేశాల నుండి సేకరించిన తాగునీటి నమూనాలపై పరీక్షించారు. ఈ వైవిధ్యమైన పరిస్థితులలో సెన్సార్ నమ్మదగిన పనితీరును కొనసాగించింది.
“ఈ పరిశోధనలు ప్రతిపాదిత ఆప్టికల్ ఫైబర్ సెన్సార్ వాస్తవ క్షేత్ర పరిస్థితులలో ఆర్సెనిక్ గుర్తింపు కోసం అత్యంత సున్నితమైన, ఎంపిక చేసిన, వేగవంతమైన, ఖర్చుతో కూడుకున్న, సూటిగా మరియు సులభమైన పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది” అని ఖిజ్వానియా చెప్పారు. “దీర్ఘకాలికంగా, సరసమైన మరియు ప్రాప్యత చేయగల పర్యావరణ పర్యవేక్షణ సాధనాల యొక్క కొత్త తరంగాన్ని సృష్టించడానికి ఈ కొత్త విధానాన్ని సవరించవచ్చు.”
ఆర్సెనిక్‌ను గుర్తించడంలో సెన్సార్ వాస్తవ ప్రపంచ ఉపయోగం కోసం సిద్ధంగా ఉన్నప్పటికీ, తక్కువ ఖరీదైన మరియు ఉపయోగించడానికి సులభమైన ఆప్టికల్ మూలం మరియు డిటెక్టర్ విస్తృతమైన అనువర్తనాన్ని ప్రారంభించడానికి అభివృద్ధి చేయవలసి ఉంటుందని పరిశోధకులు గమనించారు.
