Sensores colorimétricos PAAHM autocalibradores de volumen asistidos por DL para la vigilancia del agua

Área de la Ciencia:

• Ciencias ambientales Ciencias ambientales.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Analítica La Química Analítica es la

Sus antecedentes:

• El monitoreo preciso de la calidad del agua es crucial para la protección del medio ambiente y la salud pública.
• Los métodos tradicionales para detectar el amonio (NH4+), el fosfato (PO43-) y el hierro (Fe2+) pueden ser complejos y consumir mucho tiempo.
• El desarrollo de métodos rápidos de detección in situ es esencial para una gestión ambiental eficaz.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva plataforma de detección colorimétrica para la detección simultánea de NH4+, PO43 y Fe2+ en el agua.
• Integrar una estrategia de calibración de auto-volumen asistida por aprendizaje profundo para una mayor precisión y eficiencia.
• Crear una solución fácil de usar, de bajo costo y de alta precisión para el monitoreo ambiental in situ.

Principales métodos:

• Fabricación de microesferas de hidrogel de poliacrilato de sodio (PAAHM) uniformemente cargadas con indicadores colorimétricos.
• Utilizando la respuesta colorimétrica y volumétrica dual de PAAHM para la detección de analito y volumen.
• Implementación de una red neuronal convolucional (CNN) para la calibración del propio volumen y el análisis cuantitativo de las imágenes de los sensores.

Principales resultados:

• El sensor PAAHM demostró una detección eficiente y cuantitativa de NH4+, PO43 y Fe2+.
• El modelo CNN logró un coeficiente de correlación R2 de 0,999 para la predicción de la concentración.
• El sistema exhibió una precisión de clasificación del 100%, lo que indica una alta confiabilidad.

Conclusiones:

• El sensor PAAHM desarrollado con calibración de aprendizaje profundo ofrece un método conveniente, de bajo costo y preciso para el monitoreo de la calidad del agua en el sitio.
• Este enfoque simplifica la fabricación de sensores y permite una producción rápida y a gran escala.
• La tecnología tiene un potencial significativo para una amplia aplicación en la vigilancia y gestión ambiental.