Nouvelle méthode rentable pouvant détecter de faibles concentrations de déchets pharmaceutiques et de contaminants dans l'eau

21 mars 2024

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par l'Université Bar-Ilan

Les déchets pharmaceutiques et les contaminants représentent une préoccupation mondiale croissante, en particulier dans le contexte de la sécurité de l'eau potable et de l'alimentation. Pour répondre à ce problème critique, une nouvelle étude menée par des chercheurs du Département de Chimie et de l'Institut des Nanotechnologies et des Matériaux Avancés de l'Université Bar-Ilan a abouti à la mise au point d'un détecteur plasmonique très sensible, ciblant spécifiquement la détection de résidus de pipéridine nocifs dans l'eau.

Les travaux de l'équipe sont publiés dans la revue Environmental Science: Nano.

La pipéridine, une petite molécule puissante qui sert de bloc de construction dans les industries pharmaceutique et des additifs alimentaires, présente des risques sanitaires significatifs pour les humains et les animaux en raison de sa nature toxique. La détection même de quantités minuscules de pipéridine est essentielle pour garantir la sécurité de l'eau potable et de la nourriture. Le substrat plasmonique développé à l'Université Bar-Ilan, comprenant des cavités triangulaires fraisées dans un film fin d'argent et protégé par une couche de dioxyde de silicium de 5 nanomètres, offre une sensibilité inégalée à la pipéridine, détectant des concentrations faibles dans l'eau.

Mohamed Hamode, doctorant au département de chimie de Bar-Ilan, en collaboration avec le Dr Elad Segal, a développé ce dispositif de la taille d'une pièce de monnaie en utilisant un microscope à ions focalisés pour percer des trous de taille nanométrique sur une surface métallique. En programmant le faisceau avec un programme informatique sur mesure, Hamode crée des trous de diverses formes.

Ces trous, plus petits que la longueur d'onde de la lumière visible, amplifient le champ électrique à la surface, conduisant à une lumière concentrée dans des zones très petites. Cette amplification permet d'augmenter de manière significative les phénomènes optiques, permettant l'identification d'une faible concentration de molécules précédemment indétectables avec des sondes optiques.

Grâce à son champ électromagnétique confiné et amplifié, le substrat plasmonique offre une alternative efficace à d'autres substrats actuellement utilisés en Spectroscopie Raman Amplifiée par Surface (SERS), ouvrant des voies pour l'utilisation d'appareils Raman portables et économiques qui permettent une analyse plus rapide et plus abordable.

'Cette étude représente une avancée significative dans le domaine de la surveillance environnementale', a déclaré le chercheur principal, le professeur Adi Salomon, du département de chimie et de l'Institut des nanotechnologies et des matériaux avancés de l'Université Bar-Ilan. 'En exploitant des surfaces métalliques à nano-motifs, nous avons démontré la détection de faibles concentrations de pipéridine dans l'eau à l'aide d'optiques abordables, offrant une solution prometteuse pour les configurations analytiques environnementales.'

Les résultats de l'étude soulignent le potentiel des détecteurs à base de plasmonique dans la révolution de la surveillance environnementale, en particulier dans la détection de déchets pharmaceutiques et de contaminants. La semaine prochaine, Mohamed Hamode présentera l'innovation lors d'une conférence internationale sur la microscopie qui se tiendra en Italie.

Fourni par l'Université Bar-Ilan