জলের গুণমান সেন্সর

স্কটল্যান্ড, পর্তুগাল এবং জার্মানির বিশ্ববিদ্যালয়গুলোর গবেষকদের একটি দল এমন একটি সেন্সর তৈরি করেছে যা পানির নমুনায় অত্যন্ত কম ঘনত্বে কীটনাশকের উপস্থিতি শনাক্ত করতে সাহায্য করতে পারে।
পলিমার মেটেরিয়ালস অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং জার্নালে আজ প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণাপত্রে বর্ণিত তাদের এই কাজটি পানি পর্যবেক্ষণকে আরও দ্রুত, সহজ এবং সাশ্রয়ী করে তুলতে পারে।
বিশ্বজুড়ে কৃষিক্ষেত্রে ফসলের ক্ষতি রোধ করতে কীটনাশক ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, সতর্কতা অবলম্বন করা আবশ্যক, কারণ মাটি, ভূগর্ভস্থ জল বা সমুদ্রের জলে এর সামান্যতম নিঃসরণও মানুষ, প্রাণী এবং পরিবেশের স্বাস্থ্যের ক্ষতি করতে পারে।

জল দূষণ কমাতে নিয়মিত পরিবেশ পর্যবেক্ষণ অপরিহার্য, যাতে জলের নমুনায় কীটনাশক শনাক্ত হলে দ্রুত ব্যবস্থা নেওয়া যায়। বর্তমানে, সাধারণত ক্রোমাটোগ্রাফি এবং মাস স্পেকট্রোমেট্রির মতো পদ্ধতি ব্যবহার করে পরীক্ষাগারে কীটনাশক পরীক্ষা করা হয়।
যদিও এই পরীক্ষাগুলো নির্ভরযোগ্য এবং সঠিক ফলাফল দেয়, তবে এগুলো সম্পাদন করা সময়সাপেক্ষ এবং ব্যয়বহুল হতে পারে। এর একটি সম্ভাবনাময় বিকল্প হলো সারফেস-এনহ্যান্সড রামান স্ক্যাটারিং (SERS) নামক একটি রাসায়নিক বিশ্লেষণ যন্ত্র।
যখন আলো কোনো অণুতে আঘাত করে, তখন অণুটির আণবিক গঠনের ওপর নির্ভর করে তা বিভিন্ন কম্পাঙ্কে বিক্ষিপ্ত হয়। SERS অণুগুলো দ্বারা বিক্ষিপ্ত আলোর অনন্য “ফিঙ্গারপ্রিন্ট” বিশ্লেষণ করে বিজ্ঞানীদেরকে ধাতব পৃষ্ঠে শোষিত কোনো পরীক্ষামূলক নমুনায় অবশিষ্ট অণুর পরিমাণ শনাক্ত ও চিহ্নিত করতে সাহায্য করে।
ধাতব পৃষ্ঠকে এমনভাবে পরিবর্তন করে এই প্রভাবকে আরও উন্নত করা যায়, যাতে এটি অণু শোষণ করতে পারে, যার ফলে নমুনার মধ্যে থাকা কম ঘনত্বের অণু শনাক্ত করার ক্ষেত্রে সেন্সরটির ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।
গবেষক দলটি একটি নতুন, আরও সহজে বহনযোগ্য পরীক্ষা পদ্ধতি উদ্ভাবনের উদ্যোগ নিয়েছিল, যা সহজলভ্য থ্রিডি প্রিন্টেড উপকরণ ব্যবহার করে পানির নমুনায় অণু শোষণ করতে পারবে এবং মাঠ পর্যায়ে নির্ভুল প্রাথমিক ফলাফল প্রদান করতে পারবে।
এর জন্য, তারা পলিপ্রোপিলিন এবং মাল্টি-ওয়ালড কার্বন ন্যানোটিউবের মিশ্রণে তৈরি বিভিন্ন ধরণের কোষ কাঠামো নিয়ে গবেষণা করেন। ভবনগুলো তৈরি করা হয়েছিল গলিত ফিলামেন্ট ব্যবহার করে, যা থ্রিডি প্রিন্টিংয়ের একটি প্রচলিত পদ্ধতি।
প্রচলিত ওয়েট কেমিস্ট্রি কৌশল ব্যবহার করে কোষ কাঠামোর পৃষ্ঠে রূপা এবং সোনার ন্যানোকণা জমা করা হয়, যা পৃষ্ঠ-বর্ধিত রমন বিক্ষেপণ প্রক্রিয়াকে সক্ষম করে।
তারা বিভিন্ন থ্রিডি প্রিন্টেড কোষ উপাদানের কাঠামোর মিথিলিন ব্লু নামক জৈব রঞ্জকের অণু শোষণ ও অধিশোষণের ক্ষমতা পরীক্ষা করেন এবং তারপর একটি বহনযোগ্য রামান স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করে সেগুলো বিশ্লেষণ করেন।
প্রাথমিক পরীক্ষাগুলিতে সেরা ফল দেওয়া উপাদানগুলি—সিলভার ন্যানো পার্টিকেলের সাথে আবদ্ধ ল্যাটিস ডিজাইন (পর্যায়ক্রমিক কোষীয় কাঠামো)—এরপর টেস্ট স্ট্রিপে যোগ করা হয়েছিল। SERS বিশ্লেষণের জন্য সামুদ্রিক ও মিঠা পানির নমুনায় অল্প পরিমাণে আসল কীটনাশক (সিরাম ও প্যারাকোয়াট) যোগ করে টেস্ট স্ট্রিপে রাখা হয়েছিল।
পর্তুগালের আভেইরোতে নদীর মোহনা থেকে এবং একই এলাকার কলগুলো থেকে পানি সংগ্রহ করা হয়, যেগুলো পানি দূষণ কার্যকরভাবে পর্যবেক্ষণ করার জন্য নিয়মিত পরীক্ষা করা হয়।
গবেষকরা দেখেছেন যে, এই স্ট্রিপগুলো ১ মাইক্রোমোলের মতো কম ঘনত্বেও দুটি কীটনাশকের অণু শনাক্ত করতে সক্ষম ছিল, যা প্রতি দশ লক্ষ জলের অণুতে একটি কীটনাশকের অণুর সমতুল্য।
গ্লাসগো বিশ্ববিদ্যালয়ের জেমস ওয়াট স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং-এর অধ্যাপক শানমুগাম কুমার এই গবেষণাপত্রটির অন্যতম লেখক। অনন্য বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন ন্যানো-ইঞ্জিনিয়ার্ড কাঠামোগত জালিকা তৈরির জন্য থ্রিডি প্রিন্টিং প্রযুক্তির ব্যবহার বিষয়ক তাঁর গবেষণার উপর ভিত্তি করে এই কাজটি করা হয়েছে।
এই প্রাথমিক গবেষণার ফলাফল অত্যন্ত উৎসাহব্যঞ্জক এবং এটি দেখায় যে, এই স্বল্পমূল্যের উপাদানগুলো ব্যবহার করে SERS-এর জন্য সেন্সর তৈরি করা সম্ভব, যা অত্যন্ত কম ঘনত্বের কীটনাশকও শনাক্ত করতে পারে।
আভেইরো বিশ্ববিদ্যালয়ের সিআইসিইসিও আভেইরো ম্যাটেরিয়ালস ইনস্টিটিউটের ড. সারা ফাতেইশা, যিনি এই গবেষণাপত্রের একজন সহ-লেখক, SERS প্রযুক্তি সমর্থনকারী প্লাজমা ন্যানোপার্টিকেল তৈরি করেছেন। যদিও এই গবেষণাপত্রে নির্দিষ্ট ধরনের জল দূষক শনাক্ত করার ক্ষেত্রে সিস্টেমটির সক্ষমতা পরীক্ষা করা হয়েছে, এই প্রযুক্তিটি সহজেই জল দূষকের উপস্থিতি পর্যবেক্ষণের জন্য প্রয়োগ করা যেতে পারে।