פלטפורמת חישה חדשנית לזיהוי חומרים מסוכנים במים

חוקרות בפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב פיתחו פלטפורמת חישה חדשנית לזיהוי תרכובות אורגנו-זרחניות באמצעות חיישנים אופטיים בתחום האינפרה-אדום הקרוב. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Nanoscale.

המחקר הובל על ידי גלי אטוס, סטודנטית לתואר ראשון במסלול של הנדסת חשמל ופיזיקה. גלי הצטרפה למעבדתה של פרופ׳ גילי ביסקר במסגרת תוכנית המצטיינים והמצטיינות של הפקולטה להנדסה כבר בשנתה השלישית ללימודים, ובהמשך הרחיבה את המחקר לפרויקט הגמר שלה במהלך השנה הרביעית ללימודיה. העבודה מדגישה את החשיבות של שילוב סטודנטיות וסטודנטים מצטיינים לתואר ראשון במחקר מתקדם כבר בשלבים מוקדמים של הלימודים, ואת היכולת שלהם להוביל פרויקטים מדעיים חדשניים בעלי השפעה רחבה.

במסגרת המחקר פותחו ״סנסורים״ ננומטריים ע״י שימוש בננו-צינוריות פחמן הפולטות אור בתחום האינפרה-אדום הקרוב. החוקרות הראו כי באמצעות הנדסת פגמים מבוקרת במבנה הננו-צינוריות ניתן להגביר משמעותית את התגובה האופטית שלהן לחומרים אורגנו-זרחניים, המשמשים בין היתר כחומרי הדברה בחקלאות ובתעשייה, ומהווים סכנה בריאותית.

אחד ההיבטים הייחודיים במחקר הוא ההבנה כיצד הסביבה הכימית שעוטפת את הננו-צינוריות משפיעה על תגובת החישה שלהן. החוקרות הדגימו כי אותו סוג של פגם בננו-חומרים יכול להוביל לתגובות אופטיות שונות לחלוטין, בהתאם למעטפת הכימית. ממצאים אלו עשויים לסייע בעתיד בפיתוח דור חדש של חיישנים אופטיים רגישים במיוחד עבור יישומים רפואיים וסביבתיים.

בתמונה: פגמים המבוססים על הוספת אטומי חמצן לפני השטח של ננו-הצינוריות מפחמן מעוררים תגובות פלואורסנציה שונות לחומרים אורגנו-זרחניים, בהתאם למעטפת הכימית שלהן.

בנוסף, החוקרות בחנו את ביצועי הסנסורים גם בתנאי סביבה מורכבים והדגימו בהצלחה את פעולתם במי-ים שנאספו מחופי הים התיכון. זהו צעד חשוב בדרך לפיתוח מערכות ניטור סביבתיות לשימוש בעולם האמיתי.

לצד גלי אטוס ופרופ’ גילי ביסקר, השתתפו במחקר גם ד״ר עדי הנדלר-נוימרק, עמיתת מחקר במעבדה, וד״ר סרשטה באסו, שהייתה פוסט-דוקטורנטית במעבדה והנחתה את גלי במהלך הפרויקט. כיום ד״ר באסו היא פרופ׳ חבר ב- Saha Institute of Nuclear Physics, אחד ממכוני המחקר המובילים בהודו.

בתמונה: מימין לשמאל: גלי אטוס, פרופ׳ סרשטה באסו, ד״ר עדי הנדלר-נוימרק, ופרופ׳ גילי ביסקר