TD-DFT Guided Advanced E-Eye Sensing Technique do kwantyfikacji na miejscu Fe, Cr, F oraz As w próbkach środowiskowych, biologicznych i spożywczych

Zakres tych badań polega na opracowaniu przenośnego urządzenia punktu opieki zdrowotnej. Nazywa się go e-Eye, który potrafi mierzyć stężenie toksyny w próbce wielometrycznej. Wyzwania eksperymentalne związane z obecnym urządzeniem POCT to selektywność i selektywność w próbce wielomacierzowej.

Kolejnym wyzwaniem jest wykrycie bardzo niskiego stężenia. W tej chwili nie może wykryć bardzo niskiego stężenia. I ostatnia kwestia to wykrywanie konkretnego analitu, konkretnego celu w próbce wielomacierzowej.

Zobacz, ten rodzimo opracowany sensor e-Eye zasadniczo naśladuje przenośny spektrofotometr EV do widzialnego spektrofotometru. Tutaj e-Eye oznacza sensor optyczny. Urządzenie to jest opracowane w oparciu o dwie zasady działania.

Przede wszystkim zasada działania czujnika chemicznego cardiometrycznego. Drugim jest zasada działania czujnika optycznego o wysokiej precyzji. Staraliśmy się zrozumieć podstawy tej pracy do zasady działania, koncepcji teorii funkcji gęstości zależnej od czasu, zastosowaliśmy ją do optycznych czujników komediowych.

Nasze wynalazki odpowiadają na podstawowe, fundamentalne pytania od domeny obliczeniowej po rozwój urządzeń sensorowych. Jak możemy się rozwijać, na to już odpowiedzialiśmy. Na podstawie tego działania, naszej koncepcji, możemy zrozumieć mechanizm systemu.

Możemy przewidzieć selektywność. Możemy przewidzieć zakres wykrywania, wszystkie te rzeczy. Naszym przyszłym celem jest opracowanie precyzyjnych, wyżej zbudowanych czujników, które będą w stanie rozwiązać problemy związane z jakością monitoringu wody.

Może być też stosowany w rolnictwie, środowisku, jak i w opiece zdrowotnej. I będzie w stanie wykrywać związki pierwiastkowe nawet w niektórych organizmach biologicznych na podstawie próbki. Na początek wybierz reakcję typu lock and key, która konkretnie rozpoznaje wybrany analit na podstawie jego fundamentalnej chemii.

Uruchom program Gaussian 09, aby wykonać wszystkie obliczenia przy użyciu metody hybrydowej Becke, 3-parametrowej, Lee-Yang-Parr, B3LYP oraz zestawu podwójnego Z Los Alamos National Laboratory 2, aby uzyskać dokładniejsze wyniki w obliczeniach elektronicznych z użyciem celowanego analitu. W wejściu Gaussa dodaj SCRF=PCM, wybierz wodę, potwierdź ustawienie i pokaż, że geometria wejściowa równa się łączności i liście atomów związanych w bloku łączności. Kliknij wyślij.

Oblicz energię stanu podstawowego potrzebną do obliczenia zoptymalizowanej struktury cząsteczki. Uzyskaj elektronowe przejścia wzbudzone za pomocą metody samospójnego pola zależnego od czasu, żądając liczby stanów równej 60. Tą samą metodą i modelem rozpuszczalnika obliczaj i eksportuj przewidywane widmo absorpcji ultrafioletowej.

Wykonaj optymalizację geometrii funkcji gęstości stanu podstawowego, wykorzystując funkcjonał B3LYP z zestawem LANL2DZ bazy do udoskonalenia struktury molekularnej. Eksportować zoptymalizowane struktury 110 fenenferliny oraz jonu żelaza do dalszych badań. Przelej równe ilości dwuwęglianu trisodu jako substancji maskującej, kwasu askorbinowego jako czynnika optymalizującego pH oraz 110 feanfrolinę do przezroczystej szklanej rurki hodowlanej.

Dodaj dwa mililitry roztworu zapasowego, aby uzyskać łączną objętość pięciu mililitrów. Umieść każdą próbkę i standard w kwarcowej kuwecie o długości ścieżki jednego centymetra i utrzymuj wszystkie pomiary w temperaturze pokojowej w standardowych warunkach laboratoryjnych. Mierz żelazo we wszystkich standardach i próbkach za pomocą spektroskopii widzialnej UV, skanując od 250 do 750 nanometrów.

Konfiguruj ustawienia instrumentu tak, aby odpowiadały określonym warunkom, wybierając prędkość skanowania jako średnią. Ustaw typ pomiaru na absorpcję. Reguluj szerokość szczeliny do pięciu nanometrów i ustaw detektory na kierunk.

Wykonaj korektę bazową za pomocą pustego materiału zawierającego tę samą macierz wody co próbki. Po zarejestrowaniu absorpcji UV obserwuje się Lambda max na 510 nanometrach, co potwierdza powstanie kompleksu. Aby zacząć od zakupu, pozyskaj diodę na odległość odległości, białą diodę LED i LCD, mikrokontroler lub płytkę mikroprocesorową oraz rezystory precyzyjne.

Używając trójwymiarowego drukowanego pudełka, ustaw diodę LED i rezystor zależny od światła dokładnie naprzeciwko siebie na dziale kuwety. Uzupełnij obwód, instalując rezystor serii 3,3 kilooma dla diody LED, prowadząc czyste okablowanie i podłączając model LCD o numerze 11497. Sensor łączy się z mikrokontrolerem przez dzielnik napięcia, który przekształca zmiany rezystancji rezystora zależnego od światła na mierzalne napięcie.

Zainstaluj analogowe filtry tłumiące szum, dodając rezystor z serii 10 kiloomów lub rezystor polaryzacyjny oraz jeden kondensator mikrofarada, aby utworzyć sieć dolnoprzepustową na każdym analogowym wejściu. Umieść komponenty blisko pinów mikrokontrolera i poprowadz krótkie, skręcone przewody sygnałowe, aby poprawić stabilność. Wydrukuj płytkę drukowaną, gdy schemat i układ prototypu zostaną sfinalizowane i elektrycznie zweryfikowane.

Dostarczaj zasilanie, włączając elektroniczny przełącznik i zapisuj odpowiedź czujnika jako rezystancję lub napięcie przekształcone z każdego kanału. Obserwuj ścieżkę światła, gdy dioda LED przepuszcza światło przez komorę reakcyjną, a rezystor zależny od światła wykrywa natężenie transmisji odpowiadające informacjom farro. Połącz zmierzoną rezystancję z koncentracją jonów żelaza, aby wygenerować wykres kalibracyjny i wprowadź uzyskane równanie do algorytmu urządzenia do raportowania w czasie rzeczywistym.

Przejrzyj pełny rysunek obwodu, aby potwierdzić ostateczne okablowanie i przydział kanałów. Następnie wydrukuj i złóż gotową obudowę urządzenia. Stwórz cztery dedykowane szczeliny w trójwymiarowym pudełku, aby pomieścić cztery kuwety w stałych pozycjach.

Izoluj każdy slot detekcji zarówno optycznie za pomocą nieprzezroczystych barier fizycznych, jak i elektronicznie za pomocą oddzielnych par rezystorów zależnych od diod LED i światła oraz indywidualnych dzielników napięcia, aby zapobiec nakładaniu się sygnałów. Przypisz jeden slot pojedynczemu analitowi i zachowaj przypisanie na stałe. Upewnij się, że kuweta umieszczona w każdym szczelinie zawiera tylko odczynnik specyficzny dla danego analitu.

Włącz główny włącznik, aby zasilać tak, aby wszystkie cztery diody LED świeciły jednocześnie. Pozwól rezystorom zależnym od światła wykrywać każdy analit równolegle i wyświetlać wyniki dla wszystkich kanałów jednocześnie. Prototyp multipleksowany dokładnie zmierzył całkowite stężenia żelaza w próbkach orzeszków ziemnych, a wyniki były zbliżone do spektrofotometru UV vis i pozostawały powyżej granicy wykrywalności we wszystkich przypadkach.

Poziomy chromu i fluoru mierzone w próbkach włosów za pomocą multipleksowanego prototypu były porównywalne z pomiarami widzialności UV. Poziom arsenu w próbkach wody brahmaputry rosł stopniowo w zależności od liczby próbek i był niezawodnie wykrywany zarówno przez prototyp multipleksowany, jak i system UV.