환경, 생물학 및 식품 샘플에서 Fe, Cr, F 및 As의 현장 정량화를 위한 TD-DFT 유도 고급 E-Eye 감지 기술

이 연구의 범위는 휴대용 현장 진료 장치 개발입니다. 이 도구는 e-Eye라고 불리며, 다중 지표 샘플 내 독성 물질 농도를 측정할 수 있습니다. 현재 POCT 장치와 관련된 실험적 도전은 다중 행렬 샘플에서의 선택성, 즉 선택성입니다.

또 다른 도전은 매우 낮은 농도를 검출하는 것입니다. 현재 매우 낮은 농도를 감지할 수 없습니다. 마지막으로, 다중 행렬 샘플에서 특정 분석 물질, 특정 표적을 감지하는 것이 중요합니다.

이 국산 e-아이 센서는 기본적으로 휴대용 EV 가시광선 분광광도계를 모방한 것입니다. 여기서 e-Eye는 광학 센서를 의미합니다. 이 장치는 두 가지 작동 원리를 기반으로 개발되었습니다.

우선, 심장 측정 화학 센서의 작동 원리부터 말씀드리겠습니다. 두 번째는 고정밀도로 광학 센서를 사용하는 작동 원리입니다. 우리는 이 연구의 기본 원리인 시간 의존 밀도 함수 이론 개념을 광학 중계 센서에 적용해 이해하려고 노력했습니다.

우리의 발명품은 계산 영역부터 센서 장치 개발에 이르기까지 기본적인 질문들을 다룹니다. 우리가 어떻게 발전할 수 있는지에 대해 답을 찾았습니다. 그리고 이 개념을 바탕으로 시스템의 메커니즘을 이해할 수 있습니다.

우리는 선택성을 예측할 수 있습니다. 탐지 범위 등 모든 것을 예측할 수 있습니다. 우리의 미래 목표는 정밀한 고위 센서를 개발하여 수질 모니터링 문제를 해결할 수 있도록 하는 것입니다.

그리고 농업, 환경 분야, 의료 분야에도 적용될 수 있습니다. 그리고 샘플에서 일부 생물체의 원소 화합물도 검출할 수 있습니다. 우선, 기본 화학 성분을 바탕으로 표적 분석물을 구체적으로 인식하는 잠금 및 키 반응을 선택하세요.

Gaussian 09 프로그램을 시작하여 Becke, 3-매개변수, Lee-Yang-Parr, B3LYP 하이브리드 방법과 로스앨러모스 국립연구소 2 이중 Z 기저 세트를 사용하여 모든 계산을 수행하여 표적 분석물질을 포함한 전자 계산에서 더 정확한 결과를 얻습니다. 가우시안 입력에서 SCRF=PCM을 추가하고 물을 선택한 후 설정을 확인하고, 연결 블록에서 결합된 원자 목록을 포함하는 기하학을 포함하는 입력값을 보여줍니다. 제출 버튼을 클릭하세요.

분자의 최적화된 구조를 계산하는 데 필요한 기저 상태 에너지를 계산합니다. 시간 의존 자기 일관성 필드 방법을 사용하여 60개의 상태 수를 요청하는 여기 상태 전자 전이를 얻습니다. 동일한 방법과 용매 모델로 예측된 자외선 흡수 스펙트럼을 계산하고 내보냅니다.

B3LYP 함수를 사용하여 LANL2DZ 기저를 설정하여 분자 구조를 정제하는 기하학 최적화를 수행합니다. 110 페넨페린과 철 이온의 최적화된 구조를 후속 연구를 위해 수출합니다. 마스킹제로는 트리소듐 시트레이트 이하이드레이트를, pH 최적화제로는 아스코르빈산을, 페안프롤린 110을 투명한 유리 배양관에 같은 양으로 옮깁니다.

스톡 용액 2밀리리터를 추가하면 총 부피가 5밀리리터가 됩니다. 각 샘플과 표준액을 1cm 경로 길이의 석영 큐벳에 넣고, 모든 측정값을 표준 실험실 조건 내 실온에서 유지하세요. 모든 기준과 시료의 철을 250에서 750나노미터 사이에서 자외선 가시광선 분광법으로 측정합니다.

측정 속도를 매체로 선택하여 지정된 조건에 맞게 기기 설정을 설정하세요. 측정 유형을 흡수율로 설정하세요. 슬릿 폭을 5나노미터로 조절하고 검출기를 지향 방향으로 설정하세요.

샘플과 동일한 물 매트릭스를 포함하는 블랭크를 사용하여 기준선 보정을 수행합니다. UV 흡수율이 기록된 후, 람다 맥스는 510나노미터에서 관찰되어 복합체의 형성을 확인한다. LDR, 흰색 LED 및 LCD, 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서 보드, 정밀 저항기를 구입하세요.

3차원 인쇄 박스를 사용해 LED와 빛 의존 저항을 큐벳 슬롯 쪽에서 서로 마주 보고 정렬하세요. LED용 3.3킬로옴 직렬 저항기를 설치하고, 깔끔한 배선을 연결한 뒤 LCD 모델 번호 11497을 연결하여 회로를 완성하세요. 센서를 마이크로컨트롤러와 전압 분배기를 통해 연결하여 빛에 의존하는 저항 저항 변화를 측정 가능한 전압으로 변환합니다.

10킬로옴 직렬 또는 바이어스 저항과 1마이크로파라드 커패시터를 추가하여 각 아날로그 입력에 저역 통과 네트워크를 형성하여 아날로그 잡음 억제 필터를 설치합니다. 마이크로컨트롤러 핀 근처에 부품을 배치하고, 짧은 꼬임 신호 리드를 배치하여 안정성을 높이세요. 프로토타입 회로도와 레이아웃이 최종 확정되고 전기적으로 검증되면 인쇄 회로기판을 출력하세요.

전자 스위치를 켜서 전원을 공급하고, 센서 응답을 각 채널에서 저항 또는 변환된 전압으로 기록합니다. LED가 반작용실을 통과할 때 빛의 경로를 관찰하고, 빛 의존 저항기는 파로 정보에 대응하는 투과된 강도를 감지합니다. 측정된 저항과 아철 이온 농도를 상관시켜 보정 플롯을 생성하고, 그 결과 방정식을 장치 알고리즘에 입력하여 실시간 보고를 수행합니다.

최종 배선과 채널 배정을 확인하기 위해 전체 회로 도면을 검토하세요. 그 다음 완성된 장치 인클로저를 출력하고 조립하세요. 3차원 박스에 네 개의 전용 슬롯을 만들어 네 개의 커벳을 고정된 위치에 보관하세요.

각 감지 슬롯은 불투명한 물리적 장벽으로 광학적으로, 그리고 별도의 LED 및 빛 의존 저항 쌍과 개별 전압 분배기로 전자적으로 격리하여 신호 중복을 방지합니다. 한 개의 슬롯을 단일 분석자에게 할당하고 할당을 고정하세요. 각 슬롯에 배치된 큐벳에는 해당 분석물에 특화된 시약만 들어 있는지 확인하세요.

전원 공급을 위해 메인 스위치를 켜서 네 개의 LED가 동시에 켜지도록 하세요. 빛에 의존하는 저항기가 각 분석물을 병렬로 감지하고 모든 채널의 결과를 동시에 표시할 수 있도록 합니다. 다중화된 프로토타입은 땅콩 샘플 내 총 철 농도를 정확히 정량화했으며, 결과는 자외선 가시광도계와 거의 일치하며 모든 경우에 검출 한계 이상을 유지했습니다.

다중화 프로토타입을 이용한 모발 샘플에서 측정된 크롬과 불소 수치는 자외선 가시광선 측정과 유사했습니다. 브라흐마푸트라 수질 샘플의 비소 농도는 샘플 수에 따라 점차 증가했으며, 다중화 프로토타입과 UV 가시선 시스템 모두에서 신뢰성 있게 검출되었습니다.