I. Tổng quan về thuốc bảo vệ thực vật
Thuốc bảo vệ thực vật là một trong những chất độc hại có ảnh hưởng xấu đến môi trường, được sử dụng để tiêu diệt các loài sinh vật gây hại như cỏ dại, côn trùng và nấm. Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trong nông nghiệp đã gia tăng đáng kể, với khoảng 85% được sử dụng để kiểm soát các loài gây hại cho cây trồng. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật đã dẫn đến ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Theo báo cáo của EPA, thị trường nông nghiệp đã sử dụng thuốc bảo vệ thực vật lên đến 39,4 tỷ USD vào năm 2017. Các hợp chất như DDT và aldrin có khả năng tích lũy sinh học, gây ra những tác động tiêu cực lâu dài đến hệ sinh thái. Do đó, việc theo dõi và kiểm soát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật là rất cần thiết.
1.1. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật
Thuốc bảo vệ thực vật được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm mục đích sử dụng, nguồn gốc sản xuất và độ độc. Các loại thuốc diệt cỏ như 2,4-D và 2,4,5-T thuộc nhóm thuốc diệt cỏ, có khả năng gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc phân loại này giúp xác định các biện pháp quản lý và kiểm soát hiệu quả hơn trong việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.
II. Tổng quan về tán xạ Raman
Tán xạ Raman là hiện tượng tán xạ không đàn hồi của photon khi va chạm với vật chất, cho phép xác định cấu trúc phân tử của các chất. Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) là một kỹ thuật quang phổ mạnh mẽ, giúp tăng cường tín hiệu tán xạ Raman của các phân tử khi chúng được hấp phụ trên bề mặt của các hạt nano kim loại như bạc và vàng. SERS đã khắc phục được hạn chế của tán xạ Raman thông thường, cho phép phát hiện các chất ở nồng độ rất thấp. Cơ chế tăng cường của SERS bao gồm cả cơ chế điện từ và hóa học, tuy nhiên, cơ chế chính xác vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn.
2.1. Cơ chế tăng cường của SERS
Cơ chế tăng cường của SERS bao gồm hai thành phần chính: tăng cường điện từ và tăng cường hóa học. Tăng cường điện từ xảy ra khi ánh sáng kích thích tương tác với các điện tử tự do trong các hạt nano kim loại, tạo ra các plasmon bề mặt. Tăng cường hóa học liên quan đến sự tương tác giữa phân tử và bề mặt kim loại, làm tăng cường cường độ tín hiệu Raman. Sự kết hợp của hai cơ chế này giúp SERS trở thành một công cụ phân tích nhạy bén cho các hợp chất như 2,4,5-T.
III. Nghiên cứu tán xạ Raman của thuốc diệt cỏ 2 4 5 T trên hạt nano bạc và vàng
Nghiên cứu hiện tượng tán xạ Raman của thuốc diệt cỏ 2,4,5-T trên hạt nano bạc và vàng nhằm mục đích phát hiện và phân tích các hợp chất độc hại ở nồng độ thấp. Hợp chất 2,4,5-T, một thành phần của chất độc da cam, đã gây ra nhiều vấn đề về môi trường và sức khỏe. Việc sử dụng SERS để phân tích 2,4,5-T trên nền hạt nano bạc và vàng cho thấy khả năng phát hiện cao và độ nhạy tốt. Kết quả cho thấy rằng các hạt nano bạc và vàng có thể tăng cường đáng kể tín hiệu Raman của 2,4,5-T, mở ra hướng đi mới trong việc phát hiện và giám sát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong môi trường.
3.1. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng
Kết quả thực nghiệm cho thấy phổ Raman và phổ SERS của 2,4,5-T trên nền hạt nano bạc và vàng có sự khác biệt rõ rệt. Các mô phỏng cho thấy cấu hình tương tác giữa 2,4,5-T và các cluster Agn (n=4, 8, 20) cho thấy sự tăng cường đáng kể cường độ tín hiệu. Phân tích cơ chế tăng cường hóa học của hiệu ứng SERS cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa 2,4,5-T và bề mặt hạt nano, cho phép phát hiện các hợp chất độc hại ở nồng độ vết.
IV. Kết luận
Nghiên cứu tán xạ Raman của thuốc diệt cỏ 2,4,5-T trên hạt nano bạc và vàng đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của phương pháp SERS trong việc phát hiện các hợp chất độc hại. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị trong việc phát hiện dư lượng thuốc bảo vệ thực vật mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp phân tích nhạy bén và hiệu quả hơn trong nông nghiệp và bảo vệ môi trường. Việc áp dụng công nghệ nano trong phân tích hóa học sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.
