p O monitoramento da qualidade da água ocorre atualmente principalmente em tomadas de abastecimento de água ou estações de tratamento de água, em vez de ao longo das linhas de distribuição de água ou no ponto de uso. Isso é inadequado porque mudanças negativas podem ocorrer na qualidade da água entre a fonte de água e sua torneira. É essencial monitorar este recurso natural importante para vários contaminantes, como íons de metais pesados ​​tóxicos, nos sistemas de distribuição e tratamento de água. p Tecnologias de detecção precisas e acessíveis são necessárias para garantir o controle contínuo da qualidade da água e recursos de alerta precoce para evitar catástrofes de segurança pública, como a crise de água em Flint em Michigan.

p Durante o 64º Simpósio e Exposição Internacional da AVS, sendo realizada de 29 de outubro a novembro. 3, 2017, em Tampa, Flórida, Junhong Chen, distinto professor de engenharia mecânica, ciência e engenharia de materiais na Universidade de Wisconsin-Milwaukee, apresentará seu trabalho sobre a invenção de uma plataforma de detecção baseada em grafeno para tempo real, detecção de baixo custo de vários contaminantes da água. O novo sensor detecta metais pesados, bactérias, nitratos e fosfatos.

p "Nossa tecnologia atende a uma necessidade não atendida de tempo real, monitoramento de baixo custo de contaminantes críticos na água potável, "disse Chen." A água desempenha um papel importante no mundo econômico, mas apenas 3 por cento da água disponível é potável, e com o aumento da demanda, a necessidade de água potável está aumentando. "

p Grafeno, uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma rede de favo de mel 2-D, é um nanomaterial promissor graças à sua estrutura única e propriedades elétricas.

p "O grafeno intrínseco é um semicondutor de lacuna zero que tem uma mobilidade de elétrons notavelmente alta (100 vezes maior que a do silício), o que o torna atraente para pessoas sensíveis, sensores químicos e biológicos de alta velocidade devido à sua alta sensibilidade a perturbações eletrônicas, " ele disse.

p O sensor funciona colocando nanofolhas baseadas em grafeno que são semicondutoras entre uma lacuna de eletrodo. A condutividade elétrica do material de grafeno muda com a ligação de substâncias, chamados analitos, à sua superfície e seus constituintes químicos são identificados e medidos.

p "A magnitude da mudança de condutividade pode ser correlacionada à concentração de analito, e a tecnologia também envolve a funcionalização da superfície do material de grafeno com sondas específicas que podem ter como alvo um analito específico, "disse Chen.

p O sensor é baseado em um dispositivo de transistor de efeito de campo (FET) com óxido de grafeno reduzido (rGO) como seu canal de detecção. "O princípio de funcionamento do sensor é que a condutividade do rGO (geralmente medida em resistência) muda com a ligação de produtos químicos, como metais pesados, às sondas ancoradas na superfície do rGO, "disse ele." Portanto, a presença dos produtos químicos pode ser determinada medindo a mudança de resistência do sensor. "

p Ao implantar esses sensores em tempo real para monitorar os contaminantes da água nos sistemas de distribuição de água, de acordo com Chen, eles podem fornecer um aviso prévio de contaminação química e biológica na água, melhorando a segurança da água e os benefícios para a saúde pública.

p "A tecnologia da plataforma também pode ser projetada para detectar vários analitos para alimentos e bebidas, bem como para aplicações biomédicas, "disse Chen.

p Chen lançou uma startup, NanoAffix Science LLC, para comercializar sua tecnologia de detecção de qualidade da água. Com financiamento da National Science Foundation e em parceria com várias empresas de água, eles já desenvolveram um protótipo de um dispositivo portátil para rápido, detecção de baixo custo de íons de chumbo na água potável. "Agora estamos refinando o protótipo para torná-lo um produto comercial em um futuro próximo, "disse Chen.