Deze nieuwe sensor kan met slechts een tikje kwi-ionen detecteren

Hoewel er veel maatregelen zijn getroffen om besmetting te voorkomen, kunnen verontreinigende stoffen zoals kwik en lood toch in het milieu terechtkomen. Het detecteren ervan vereist vaak gecompliceerde processen, maar wat als je ze zou kunnen detecteren met een vingertop? Onderzoekers rapporteren in ACS Nano hebben een zelfaangedreven nanosensor ontwikkeld die kleine hoeveelheden kwi-ionen kan ontdekken en het resultaat onmiddellijk kan rapporteren.

Kwik in zijn Hg²⁺ vorm kan schadelijk zijn als het wordt geconsumeerd via besmet water of voedsel, dus hebben onderzoekers verschillende kwiksensoren ontwikkeld. Een daarvan was geïntegreerd in een handschoen voor monitoring ter plaatse, maar hij kon de ionen niet in kleine hoeveelheden detecteren en had een constante toevoer van externe voeding nodig.

In plaats daarvan richt de aandacht zich nu op zelfaandrijvende systemen, zoals systemen die worden aangedreven door het tribo-elektrische effect, een vorm van statische elektriciteit. Deze opgewekte elektriciteit zorgt er niet alleen voor dat het apparaat blijft werken, maar de spanning ervan kan ook worden gebruikt om de aanwezigheid van een bepaalde analyt aan te geven. Deze apparaten staan ​​​​bekend als tribo-elektrische nanosensoren (TENS). Zong-Hong Lin en collega’s wilden dus een TENS maken die kleine hoeveelheden kwi-ionen nauwkeurig kon detecteren door simpelweg een monster aan te raken.

Om hun TENS te fabriceren, gebruikte het team een ​​reeks kwikgevoelige tellurium nanodraden. Dit maakte hun sensor zeer selectief, waardoor het zijn doel zelfs in gecompliceerde monsters kon uitkiezen. De onderzoekers monteerden de TENS op de vingertoppen van een robothand en raakten hem herhaaldelijk in een monsteroplossing. De spanningsverandering werd in realtime draadloos naar een smartphone verzonden, wat overeenkomt met de aanwezigheid of afwezigheid van kwi-ionen.

De robotsensor detecteerde ook met succes ionen in zowel natuurlijk gewonnen als kraanwater met dezelfde “tik” -methode. Het detecteerde ze ook in voedsel, waaronder een garnaal en een appel, nadat ze waren verrijkt met de verontreiniging. De onderzoekers zeggen dat hun TENS als basis zou kunnen dienen voor vergelijkbare apparaten om andere verontreinigende stoffen op afstand en veilig te monitoren.