جهاز استشعار من الغرافين للكشف عن البكتيريا في الماء
6 يوليو 2024

تعتبر البكتيريا المنقولة عن طريق الماء مصدر قلق عالمي، لما تسبب من أمراض خطيرة، مثل: الكوليرا، وحمى التيفوئيد، لذا وجب ايجاد وسائل دقيقة، رخيصة، وسهلة الاستخدام، لاستشعار هذه الميكروبات في مياه الشرب.
 
تُستخدم تقنية الرنين البلازموني السطحي Surface plasmon resonance أو SSR في أجهزة الاستشعار كتقنية تحليليّة بصريّة، لدراسة التكوين الكيميائي للسوائل؛ وبالتالي يُمكنها الكشف عن البكتيريا في مياه الشرب. لكن حساسية أجهزة استشعار الرنين البلازموني السطحي التقليديّة محدودة؛ بسبب انخفاض قابلية المعادن على سطح المستشعر الضوئي لامتصاص المواد الحيويّة، ولذلك يبحث العلماء عن مواد بديلة يُمكن استخدامها لزيادة أداء المُستشعرات الحيويّة. 

في دراسة منشورة بدورية Materials Chemistry and Physics، اقترح الباحثون استخدام جهاز استشعار حيوي للرنين البلازموني السطحي قائم على مادة الغرافين للكشف عن البكتيريا المنقولة عن طريق الماء. وقد كان من بين هؤلاء الباحثين: أستاذ الفيزياء الفلسطيني سفيان تايه، الذي استشهد في القصف العدواني على غزة في ديسمبر 2023،

ويتكون الجهاز من مشور ضوئي، وطبقة من الفضة، ثم الغرافين، وتعلوه طبقة من النيكوتين. وتم مقارنة أربعة هياكل مختلفة للجهاز، ليتبين أن الهيكل الذي يتمتع بأعلى درجة من الحساسية هو ما يحتوي على طبقة مزدوجة من الغرافين بين الطبقة المعدنيّة، وطبقة النيكوتين. وقد تم تفسير ذلك بأن الطبقة الثانية من الغرافين تعمل على زيادة قابلية امتصاص سطح الفضة، مما يؤدي إلى زيادة حساسية الجهاز. وتتمثل مادة الغرافين من طبقة واحدة من ذرات الكربون، تتميز بعدة خصائص فريدة. وقد حصل مكتشفوها على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2010.

وقد أظهرت النتائج أن الجهاز يتمتع بأعلى درجة من الحساسية، مقارنة بالأجهزة الأخرى الحديثة؛ مما يجعله أداة واعدة للكشف السريع عن البكتيريا المنقولة عن طريق الماء.

اقتراح ومراجعة علمية
هبة مجاهد
شركة ASML
تدقيق ومراجعة لغوية
إيمان الزميتي
صحفي حر
د/ دعاء مجاهد
جامعة هارفارد
علا زيادة
جامعة القاهرة