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      【微光譜應用】SERS技術在農藥檢測中的應用

      【微光譜應用】SERS技術在農藥檢測中的應用

      本文關鍵詞: 農業/食品RamanRaman-SERS
      摘要

      蜜蜂在授粉作物中起至關重要的作用。隨著蜜蜂死亡率的增加,學者們正研究使用光譜技術監測潛在有害殺蟲劑的濃度水平。吡蟲啉是與蜜蜂死亡有關的殺蟲劑之一,本文分析了表面增強拉曼光譜(SERS)測量吡蟲啉的痕量水平的有效性。

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      背 景


      蜜蜂是全球生態系統的重要組成部分,每年為歐盟和美國的農業經濟貢獻近250億美元的價值。美國許多種植者依靠租用的蜂箱種植。美國EPA認為,吡蟲啉是商業蜜蜂群的主要“殺手”。吡蟲啉廣泛用于農業,草皮管理和家庭保護應用中的害蟲控制。根據美國EPA研究,吡蟲啉痕量濃度大于25ppb可能對蜜蜂有害。

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      新煙堿類分子吡蟲啉的球形模型

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      SERS技術和痕量農藥檢測

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      在SERS中,分析物會在分析前吸附在三維金表面上,從而產生等離子體共振效應,提高拉曼信號強度。來自海洋光學的SERS芯片將非常微弱的拉曼信號放大了多個數量級,從而能夠檢測到痕量水平的樣品(如殺菌劑和農藥)。憑借先前使用SERS來測定低濃度其他殺蟲劑的成功經驗,我們預想對吡蟲啉會具有相似的結果。

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      ?實 驗 條 件

      使用QEPro-Raman光譜儀,配置了包括拉曼激光器,拉曼探針和樣品支架,使用785nm作為拉曼激發波長進行測量。我們分別在1000ppm,100ppm,10ppm,和1ppm的丙酮中加入吡蟲啉,每個添加10μL,并讓基底完全干燥。對于溶液的制備,丙酮是比水更好的選擇。

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      ?實 驗 結 果


      測試時的激光功率設置為15mW,積分時間設置為3s(圖1)。金基底對吡蟲啉濃度>4pg的效果最佳,這主要是因為金基底具有更強的背景信號,因此較低的濃度測量具有挑戰性。

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      圖1. SERS 基板顯著增加拉曼信號強度

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      我們測得的最低吡蟲啉濃度為4pg,轉換為0.4ppb。這完全在美國EPA報告的對蜜蜂種群有害的25ppb濃度范圍內。

      本實驗通過計算分析物的體積、濃度、SERS 基板的面積和激光光斑的大小提供更準確的分析。光斑大小從25μm到 158μm。同樣,我們假設沉積和干燥后分析物的覆蓋范圍均勻。

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      總 結

      拉曼光譜是一種可實現快速,無損分析的技術,SERS基底具有高靈敏度,可檢測痕量樣品(如殺蟲劑)。海洋光學模塊化拉曼光譜儀和SERS基底已經證明對包括福美雙,馬拉硫磷,亞胺硫磷,毒死蜱和三硫磷在內的農藥具有良好的測量結果。正如我們的測試所示,SERS基底是痕量水平檢測的可行選擇。而且,與市場上許多現有的SERS產品不同,Ocean Insight SERS基板易于使用,價格合理并且可大量生產,具有很高的可重復性,可以在實驗室或現場進行常規部署。

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      光纖光譜儀 {首页主词标题}