पारा डिटेक्शन के लिए सॉलिड-स्टेट नैनोफ्लुइडिक चैनलों के साथ 2डी ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क

सॉलिड-स्टेट नैनोफ्लुइडिक चैनल चयनात्मक विश्लेषण संवेदन के लिए वादा करते हैं। दूसरी ओर, विश्लेषिकी के साथ मान्यता अंशों की विलंबित अंतःक्रिया, उन्हें त्वरित पहचान प्रणालियों में उपयोग के लिए अव्यावहारिक बनाती है। हाल ही में एनालिटिकल केमिस्ट्री में प्रकाशित एक लेख के अनुसार, शोधकर्ताओं ने सॉलिड-स्टेट नैनोफ्लुइडिक चैनलों में एकीकृत करने के लिए द्वि-आयामी सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे (2D COFs) का निर्माण किया और चयनात्मक, संवेदनशील और तेजी से पहचान इकाइयों को प्राप्त किया, जो नमूना विश्लेषणों में दूषित पदार्थों का पता लगा सकते हैं।

सेंसर जो नमूना विश्लेषणों का शीघ्रता से पता लगा सकते हैं
भोजन और पर्यावरण में पाए जाने वाले भारी आयन, बायोटॉक्सिन, पशु चिकित्सा दवाएं, खाद्य जनित रोगजनक और कीटनाशक मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करते हैं, जिससे इन दूषित पदार्थों की त्वरित पहचान के लिए मजबूत विश्लेषणात्मक प्लेटफार्मों के विकास की आवश्यकता होती है।

हालांकि उच्च-प्रदर्शन तरल या गैस क्रोमैटोग्राफी-सुसज्जित मास स्पेक्ट्रोमेट्री, इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्शन, और फ्लोरोसेंस सेंसिंग वास्तविक दुनिया के विश्लेषण के लिए उपयोगी हैं, अधिक संवेदनशील, त्वरित, चुनिंदा और पोर्टेबल विश्लेषण उपकरण पसंद किए जाते हैं।

सॉलिड-स्टेट नैनोफ्लुइडिक चैनल विशिष्ट पहचान वाले अंश के साथ विशिष्ट एनालिटिक्स का पता लगाने में संवेदनशील और चयनात्मक होते हैं। इस उद्देश्य के लिए, नैनोफ्लुइडिक सेंसर एक भी अणु के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप रासायनिक परिवर्तन, अस्थिरता, सतह चार्ज और नैनोफ्लुइडिक चैनल के व्यास के कारण स्थिर-राज्य वर्तमान भिन्नताएं होती हैं।

नैनोफ्लुइडिक चैनलों में फेनिलबोरोनिक एसिड, एप्टैमर, एंटीबॉडी, और मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (एमओएफ) जैसे विशेष पहचान मोअर्स को शामिल करके लक्ष्य-विशिष्ट चयनात्मकता में सुधार किया जा सकता है। त्वरित डिटेक्टरों के रूप में नैनोफ्लुइडिक चैनल-आधारित सेंसर का उपयोग मान्यता के मौकों और लक्ष्यों के बीच समय-विलंबित बातचीत द्वारा सीमित है।

नतीजतन, नैनोफ्लुइडिक चैनलों पर मान्यता मोअर्स और एनालिटिक्स के बीच इंटरैक्शन कैनेटीक्स में सुधार करना महत्वपूर्ण है। क्रिस्टलीय COFs में एक सुव्यवस्थित संरचना, लगातार छिद्र, और एक बड़ा सतह क्षेत्र, साथ ही एक विशाल सतह क्षेत्र होता है।

विश्लेषण बातचीत के लिए बेहतर कैनेटीक्स के लिए जाना जाता है, जिसका अर्थ है कि 2D COF आकर्षक नैनोफ्लुइडिक चैनल हो सकते हैं।

पारा (Hg (II)) 2D COFs का उपयोग करके पहचान

शोधकर्ताओं ने इस काम में सटीक और त्वरित प्रदूषक पहचान के लिए 2डी सीओएफ कार्यात्मक एनोडिक एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एएओ) पर आधारित एक नैनोफ्लुइडिक सेंसर बनाया। जेएनयू -3 के साथ एएओ की बाहरी सतह को सहसंयोजी रूप से सजाकर, एक 2डी थियोरिया-लिंक्ड सीओएफ (जेएनयू-3)-कार्यात्मक एएओ (जेएनयू -3@एएओ) बनाया गया था।

विश्लेषण के रूप में एचजी (II) का उपयोग करके उत्पादित नैनोफ्लुइडिक सेंसर की संवेदनशीलता की भी पुष्टि की गई थी। एचजी (II) के लिए जेएनयू -3 की आत्मीयता ने जेएनयू -3@एएओ-आधारित एचजी (II) मान्यता सेंसर में चयनात्मकता और कैनेटीक्स में सुधार किया। ये सेंसर व्यावहारिक अनुप्रयोगों में पानी और चावल के नमूनों में एचजी संदूषण का पता लगाने के लिए आदर्श थे।

अध्ययन के निष्कर्ष

एसईएम चित्रों से पता चला है कि एएओ प्रतिक्रिया (3-एमिनोप्रोपिल) -ट्राइथॉक्सीसिलेन (एपीटीईएस) के साथ प्रारंभिक एएओ की तुलना में एक चिकनी सतह का उत्पादन करती है, यह दर्शाता है कि एएओ-एमाइन का गठन (एनएच 2) हुआ था। एएओ-एनएच2 को फिर सीओएफ मोनोमर के साथ प्रतिक्रिया दी गई, जिसके परिणामस्वरूप रंग सफेद से गहरे नारंगी में बदल गया, जो जेएनयू -3 के विकास को दर्शाता है।

सीओएफ मोनोमर की एकाग्रता को समायोजित करके बाध्य जेएनयू -3 की मात्रा को नियंत्रित किया गया था। 1,3,5-triformylphloroglucinol (Tp) की सांद्रता के रूप में गहरे रंग के नैनोचैनल्स का रंग 0.05 से बढ़ाकर 0.1 मोल प्रति लीटर कर दिया गया। एसईएम चित्रों से पता चला कि टीपी सांद्रता को 0.075 मोल प्रति लीटर तक बढ़ाने के परिणामस्वरूप जेएनयू -3 में सभी चैनलों को कवर किया गया, जबकि एकाग्रता को 0.1 मोल प्रति लीटर तक बढ़ाने के परिणामस्वरूप सीओएफ से भरी एक प्रतिक्रिया ट्यूब हुई, जिससे जेएनयू -3 @ एएओ की पुनरावृत्ति कम हो गई।

AAO-NH2 के एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) ने नाइट्रोजन (N) 1s और सिलिकॉन (Si) 2p की चोटियों का खुलासा किया, जो APTES से -NH2 समूह की शुरूआत का संकेत देता है। इसी तरह, जेएनयू -3@एएओ के एक्सपीएस स्पेक्ट्रा ने सल्फर (एस) 2पी चोटी का खुलासा किया, यह दर्शाता है कि जेएनयू -3 एएओ-एनएच 2 पर बढ़ रहा था।

जेएनयू-3@एएओ के निर्माण की पुष्टि संपर्क कोण और जीटा (-) क्षमता में बदलाव से हुई। -NH2 में धनात्मक आवेश जोड़ने पर -विभव 43.3 1.8 से 11.8 1.3 इलेक्ट्रॉनवोल्ट में बदल जाता है। जेएनयू-3@एएओ की टीपी और 1,4-फेनिलीनबिस-(थियोरिया) (पीए-एस) के साथ सीटू प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप 42.1 3.1 इलेक्ट्रॉनवोल्ट की क्षमता में और गिरावट आई, जिसे जेएनयू-3 पर नकारात्मक चार्ज के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है। प्रति।