9月15日消息,据 Phys.org 报道,厄瓜多尔洛哈理工大学(UTPL)与意大利机构的研究人员在 Wiley 旗下《Electron》期刊发表论文,计算设计并优化了一种用于水中重金属离子检测的多层光学传感器,相关成果为解决水体重金属污染快速检测难题提供了新方案。

汞、铅、锌等金属离子可通过工业等人类活动进入水环境,低浓度检测通常依赖专业分析设备与 trained 人员,限制了水质监测的普及。该研究利用表面等离子体共振(SPR)原理——纳米材料表面的等离子体激元对近场环境折射率变化极为敏感,将离子浓度信息转化为可测量的光信号。传感器采用硼硅玻璃支撑/铝/氧化铝/纳米材料(含石墨烯氧化物)多层结构(B-sil/Al/Al2O3/nanomaterial),针对 Hg(II)、Pb(II)、Zn(II) 三种离子及其二元混合物引起的微小光学特性变化进行了设计与参数优化。

需要说明的是,该传感器目前处于数值设计与优化阶段,尚未实际制造,也未在真实环境水样中测试。研究的价值在于筛选出有前景的材料组合与结构参数,为后续实验验证建立基础——若后续实验证实灵敏度,此类基于光与纳米材料的传感路线有望绕开大型分析仪器,走向低成本、现场化的水质重金属筛查。

在更广的技术图景中,SPR 传感器已广泛应用于生物医学诊断与化学检测,将其衬底从贵金属材料(金)转向铝-氧化铝-石墨烯氧化物体系可降低成本;将目标从生物分子扩展至重金属离子,则服务于全球饮用水安全与工业废水监管的需求。 (来源:Phys.org)