TD-DFT-geführte, fortschrittliche E-Eye-Sensing-Technik für die Vor-Ort-Quantifizierung von Fe, Cr, F und As in Umwelt-, Bio- und Lebensmittelproben

Der Umfang dieser Forschung ist die Entwicklung eines tragbaren Point-of-Care-Geräts. Es wird als e-Eye bezeichnet und kann die Konzentration des Toxiens in einer multimetrischen Probe messen. Die experimentellen Herausforderungen, die mit dem aktuellen POCT-Gerät verbunden sind, sind die Selektivität, also die Selektivität in einer Multimatrix-Probe.

Eine weitere Herausforderung ist die Erkennung der sehr niedrigen Konzentration. Im Moment kann sie eine sehr niedrige Konzentration nicht erkennen. Und der letzte Punkt ist, dass das Erkennen eines bestimmten Analyten, eines bestimmten Ziels in einer Multi-Matrix-Probe.

Sehen Sie, dieser in der Region entwickelte e-Augen-Sensor ahmt im Grunde das tragbare EV-Spektrophotometer nach. Hier steht e-Eye für optischer Sensor. Dieses Gerät basiert auf dem Prinzip der Zwei-Arbeits-Prinzipien.

Zunächst einmal funktioniert das Prinzip des kardiometrischen chemischen Sensors. Die zweite ist das Arbeitsprinzip eines optischen Sensors mit hoher Präzision. Wir haben versucht, die Grundlagen dieser Arbeit bis zum funktionierenden Prinzip der zeitabhängigen Dichtefunktionstheorie zu verstehen, die wir auf die optischen Kommediärsensoren angewandt haben.

Unsere Erfindungen behandeln grundlegende Fragen vom Rechenbereich bis zur Entwicklung von Sensorgeräten. Wie wir uns entwickeln können, haben wir beantwortet. Und basierend auf dieser Funktionsweise können wir im Grunde unser Konzept den Mechanismus des Systems verstehen.

Wir können die Selektivität vorhersagen. Wir können den Nachweisbereich vorhersagen, all diese Dinge. Unser zukünftiges Ziel ist es, präzise, höher basierte Sensoren zu entwickeln, die in der Lage sind, die Qualität der Wasserüberwachungsprobleme zu adressieren.

Und es kann sowohl im landwirtschaftlichen als auch im Umweltbereich sowie im Gesundheitswesen anwendbar sein. Und es wird in der Lage sein, Elementverbindungen sogar in einigen Bioorganismen aus der Probe nachzuweisen. Zu Beginn wählen Sie eine Schloss-und-Schlüssel-Reaktion, die den Zielanalyt anhand seiner grundlegenden Chemie genau erkennt.

Starten Sie das Gaussian 09-Programm, um alle Berechnungen mit der Becke-, 3-Parameter-, Lee-Yang-Parr-, B3LYP-Hybridmethode und dem Double-Z-Basisset des Los Alamos National Laboratory 2 durchzuführen, um genauere Ergebnisse bei elektronischer Berechnung mit dem Zielanalythen zu erzielen. Im Gaußschen Input fügen Sie SCRF=PCM hinzu, wählen Sie Wasser und bestätigen Sie die Einstellung und zeigen Sie die Eingabe, die Geometrie enthält, gleich Konnektivität und Liste gebundener Atome im Konnektivitätsblock an. Klicken Sie auf Absenden.

Berechnen Sie die Grundzustandsenergie, die zur Berechnung der optimierten Struktur des Moleküls erforderlich ist. Erhalten Sie elektronische Übergänge im angeregten Zustand mit der zeitabhängigen, selbstkonsistenten Feldmethode und fordern Sie eine Anzahl von Zuständen von 60 an. Mit derselben Methode und demselben Lösungsmittelmodell wird das vorhergesagte ultraviolette Absorptionsspektrum berechnet und exportiert.

Führen Sie eine Geometrieoptimierung der Grundzustandsdichtefunktionaltheorie mit dem B3LYP-Funktional durch, wobei die LANL2DZ Basis gesetzt wird, um die Molekularstruktur zu verfeinern. Exportieren Sie die optimierten Strukturen von 110 Phenenferrline und dem ferro-Ionen für weitere Studien. Gleiche Mengen Trinatriumcitratdihydrat als Maskiermittel, Ascorbinsäure als pH-Optimierungsmittel und 110 Pheanphrolin in ein transparentes Glaskulturrohr übertragen.

Fügen Sie zwei Milliliter Grundstückslösung hinzu, um ein Gesamtvolumen von fünf Millilitern zu erreichen. Jede Probe und den Standard werden in eine Quarz-Cuvette mit einer Bahnlänge von einem Zentimeter gelegt und alle Messungen unter Standardlaborbedingungen bei Raumtemperatur gehalten. Messen Sie Eisen in allen Standards und Proben mittels UV-sichtbarer Spektroskopie durch Scannen von 250 bis 750 Nanometern.

Konfigurieren Sie die Instrumenteneinstellungen so, dass sie den angegebenen Bedingungen entsprechen, indem Sie die Scangeschwindigkeit als Mittel auswählen. Stellen Sie den Messtyp auf Absorption ein. Stellen Sie die Schlitzbreite auf fünf Nanometer ein und stellen Sie die Detektoren auf Direktsteuerung.

Führen Sie eine Baseline-Korrektur mit einem Blank durch, der dieselbe Wassermatrix wie die Proben enthält. Nach der Messung der UV-Absorption wird Lambda max bei 510 Nanometern beobachtet, was die Entstehung des Komplexes bestätigt. Um zu beginnen, beschaffen Sie einen LDR, eine weiße LED und ein LCD, einen Mikrocontroller oder eine Mikroprozessorplatine sowie Präzisionswiderstände.

Mit der dreidimensionalen bedruckten Box richten Sie die LED und den lichtabhängigen Widerstand direkt gegenüber über den Cuvette-Schlitz aus. Schließen Sie den Stromkreis ab, indem Sie einen 3,3-Kiloohm-Widerstand der Serie für die LED installieren, saubere Verkabelungen führen und das LCD-Modellnummer 11497 anschließen. Verbinde den Sensor mit dem Mikrocontroller über einen Spannungsteiler, der lichtabhängige Widerstandsänderungen in eine messbare Spannung umwandelt.

Analoge Rauschunterdrückungsfilter installieren, indem man einen 10-Kiloohm-Serien- oder Vorspannungswiderstand und einen Mikrofarad-Kondensator hinzufügt, um an jedem analogen Eingang ein Tiefpassnetzwerk zu bilden. Platzieren Sie Bauteile nahe an die Mikrocontroller-Pins und führen Sie kurze verdrehte Signalleitungen, um die Stabilität zu verbessern. Drucken Sie die Leiterplatte, wenn der Prototyp-Schaltplan und das Layout finalisiert und elektrisch überprüft sind.

Stromversorgung durch Einschalten des elektronischen Schalters und Aufzeichnung der Sensorantwort als Widerstand oder umgewandelte Spannung von jedem Kanal. Beobachten Sie den Lichtweg, während die LED das Licht durch die Reaktionskammer leitet, und der lichtabhängige Widerstand erkennt die übertragene Intensität, die der Farro-Information entspricht. Korlizieren Sie den gemessenen Widerstand mit der Eisenionenkonzentration, um ein Kalibrierungsdiagramm zu erstellen, und geben Sie die resultierende Gleichung für die Echtzeitberichterstattung in den Gerätealgorithmus ein.

Überprüfen Sie die vollständige Schaltungszeichnung, um die endgültige Verkabelung und Kanalzuweisungen zu bestätigen. Dann drucken und bauen Sie das fertige Gerätegehäuse zusammen. Schaffen Sie vier dedizierte Schlitze in der dreidimensionalen Box, um vier Cuvetten in festen Positionen zu halten.

Isolieren Sie jeden Detektionsschlitz sowohl optisch mit undurchsichtigen physikalischen Barrieren als auch elektronisch mit separaten LED- und lichtabhängigen Widerstandspaare sowie individuellen Spannungsteilern, um Signalüberlappungen zu verhindern. Weise einem einzelnen Analyten einen Slot zu und halte die Zuweisung fest. Stellen Sie sicher, dass die in jedem Schlitz platzierte Cuvette nur das für diesen Analyt spezifische Reagenz enthält.

Schalten Sie den Hauptschalter ein, um Strom zu liefern, sodass alle vier LEDs gleichzeitig leuchten. Lassen Sie die lichtabhängigen Widerstände jeden Analythen parallel erfassen und die Ergebnisse für alle Kanäle gleichzeitig anzeigen. Der multiplexierte Prototyp quantifizierte die Gesamtkonzentration von Eisen in Erdnussproben genau, wobei die Ergebnisse dem UV-Spektrophotometer nahe kamen und in allen Fällen über dem Nachweisgrenzwert blieben.

Die Chrom- und Fluoridwerte, die in Haarproben mit dem multiplexierten Prototyp gemessen wurden, waren vergleichbar mit UV-sichtbaren Messungen. Die Arsenwerte in Brahmaputra-Wasserproben stiegen schrittweise über die Anzahl der Proben an und wurden sowohl vom multiplexierten Prototyp als auch vom UV-vis-System zuverlässig nachgewiesen.