Nanokunststoffe im Leitungswasser mit Licht einfangen

Elektrophotonische Pinzette erfasst und detektiert Spuren von Nanoplastik durch oberflächenverstärkte Raman-Streuung

06.03.2023 - Korea, Rep.

Nanokunststoffe sind Kunststoffe, die im täglichen Leben weggeworfen werden und nach ihrem physikalischen und chemischen Zerfall in Ökosysteme in der Größenordnung von weniger als 1 Mikrometern gelangen. Jüngste Untersuchungen haben gezeigt, dass die Konzentration von Mikroplastik in den großen Flüssen in Südkorea weltweit am höchsten ist; es ist nicht ungewöhnlich, dass in den Nachrichten über den Nachweis von Mikroplastik in einfachen Teebeuteln oder Trinkwasser berichtet wird, und Nanoplastik ist noch schlimmer. Die Auswirkungen von Mikro-/Nanoplastik auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt im Allgemeinen werden als erheblich angesehen. Der Nachweis von Nanoplastik ist jedoch nur begrenzt möglich, da ihre Konzentration gering und ihre Größe extrem klein ist. Darüber hinaus dauert der Nachweisprozess einige Stunden bis Tage und verursacht erhebliche Kosten bei der Vorverarbeitung der Kunststoffprobe, die konzentriert werden muss.

Das Forscherteam von Dr. Yong-sang Ryu am Institut für Hirnforschung des Korea Institute of Science and Technology (KIST) verwendete eine elektrophotonische Pinzette zusammen mit Metallnanopartikeln, um ultrafeine Nanokunststoffe innerhalb kurzer Zeit zu konzentrieren, und berichtete über die Entwicklung eines Echtzeit-Detektionssystems mit Licht.

Das Forscherteam versorgte ein großflächiges, vertikal ausgerichtetes Metall, das von einem Nanofilm-Isolator umgeben war, mit Strom. Sie führten die Raman-Spektroskopie durch, bei der der Energieunterschied zwischen dem einfallenden und dem gestreuten Licht entsprechend der Frequenz des Moleküls analysiert wird. Durch die Kombination von zwei Techniken, dem elektrischen Einfangen von Nanopartikeln und der Echtzeit-Raman-Spektroskopie, gelang es dem Forschungsteam, ein 30 nm großes 10 μg L-1 Polystyrolpartikel mit Hilfe von Goldnanopartikeln über die oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie in-situ nachzuweisen.

Darüber hinaus konnte das Forschungsteam die Partikel durch das Phänomen der Dielektrophorese leicht von der Probe trennen. So konnte der gesamte Prozess der Sammlung, Trennung und Analyse von Nanokunststoffen, der zuvor mindestens einen Tag in Anspruch nahm, durch den Einsatz einer neuartigen Technologie, die Kunststoffe über eine einzige Plattform trennt und nachweist, drastisch auf einige Sekunden reduziert werden.

Die Forscher Euitae Jeong und Dr. Eui-Sang Yu (gemeinsamer Hauptautor) vom KIST, die diese Forschung durchgeführt haben, berichteten, dass "die Ergebnisse dieser Forschung insofern von Bedeutung sind, als eine ultrahochempfindliche Erkennung von Mikroplastik in Echtzeit möglich geworden ist und der vorgeschlagene Ansatz auf die Messung der Mikroplastikkonzentration in verschiedenen Wasserressourcen ausgedehnt und als Technologie zur Sicherung von Wasserressourcen eingesetzt werden kann."

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Originalveröffentlichung

Eui-Sang Yu et al.; Real-Time Underwater Nanoplastic Detection beyond the Diffusion Limit and Low Raman Scattering Cross-Section via Electro-Photonic Tweezers; ACS Nano 2023

https://www.chemie.de/news/1179738/nanokunststoffe-im-leitungswasser-mit-licht-einfangen.html

Originalveröffentlichung

Eui-Sang Yu et al.; Real-Time Underwater Nanoplastic Detection beyond the Diffusion Limit and Low Raman Scattering Cross-Section via Electro-Photonic Tweezers; ACS Nano 2023

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