高感度・同時検出可能な紙ベースの蛍光センサーによる硝酸塩および亜硝酸塩の環境モニタリング

科学分野:

• 環境科学
• 分析化学
• ナノテクノロジー

背景:

• 農業および産業起源からの硝酸塩および亜硝酸塩の汚染は、公衆衛生と環境を脅かしています。
• 現在の検出方法は、複雑で時間がかかり、特殊な機器を必要とすることが多く、現場での適用性を妨げています。

研究 の 目的:

• 硝酸塩（NO3-）および亜硝酸塩（NO2-）の感応性同時検出のためのポータブルでIoT統合された紙ベースの蛍光センサーを開発すること。
• 理想的なセンシング技術のためのWHOのREASSURED基準を満たすデバイスを作成すること。

主な方法:

• 蛍光プローブとしてフェニレンジアミン誘導体化炭素量子ドット（CQD）を利用しました。
• 硝酸塩を亜硝酸塩に変換して統一検出を行うための、ストリップ上での還元法を実装しました。
• リアルタイムデータ分析とワイヤレス送信のために、センサーを手持ちの光電子リーダーおよびスマートフォンインターフェイスと統合しました。

主要な成果:

• 両分析対象物について0.1 ppmの検出限界（LOD）を達成しました。
• 1〜100 ppmの線形応答範囲を示しました。
• 実際の水サンプルを使用してセンサーの性能を検証し、硝酸塩と亜硝酸塩の濃度を正確に定量化しました。

結論:

• 開発されたセンサーは、オンサイト環境モニタリングのためのグリーンで低コストかつ効率的なソリューションを提供します。
• ナノテクノロジー、紙ベースの分析デバイス、およびスマートセンシングの統合により、水質評価のための迅速な意思決定が可能になります。