משטח חישה זעיר לזיהוי מזהמים במים

זיהום מי השתייה בפסולת פרמצבטית ובחומרי דישון והדברה מהווה סיכון לבריאות הציבור ופוגע במערכות אקולוגיות. הדוקטורנט מוחמד חמודה מהמחלקה לכימיה והמכון לננוטכנולוגיה וחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן פיתח גלאי חישה אופטיים המאפשרים זיהוי נגזרות של תרופות וכימיקלים אחרים המצויים במינונים נמוכים במים.

בכל כוס מים שאנו שותים יש כמות מזערית של תרופות וחומרי הדברה העלולים להיות מסוכנים. מוחמד חמודה, תלמיד מחקר במעבדתה של  פרופ' עדי סולומון, פיתח בשיתוף ד"ר אלעד סגל משטח חכם בגודל מטבע המאפשר זיהוי מזהמים במים. הזיהוי נעשה בשיטה ספקטרוסקופית, כלומר על ידי מדידה וניתוח של קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מהחומר הנבדק. כדי להפעיל את המשטח, טובלים אותו במים, מייבשים, ואז מניחים אותו מתחת למיקרסוקופ אופטי מיוחד שנקרא ראמאן שרגיש לטביעת האצבע של המולקולה - לכל מולקולה יש ספקטרום אופייני שנקבע על ידי הוויברציות השונות של הקשרים והאטומים המתקיימים בתוכה.

חמודה מייצר את המשטח במרכז לננוטכנולגיה וחומרים מיוחדים בעזרת מיקרוסקופ יונים ממוקד. קרן היונים היא "מקדחה" שיכולה לקדוח חורים בגדול ננומטרי. חמודה מתכנת את הקרן בעזרת תוכנית מחשב שבנה, וקודח חורים בצורות שונות על גבי משטח מתכתי ננומטרי שהכין לשם כך. מאחר שהחורים קטנים מאורך הגל של האור הנראה, הם יוצרים אינטרקציה מעניינת עם האור: הם מגבירים את השדה החשמלי על גבי המשטח. כך ניתן לרכז את האור לאזורים קטנים מאוד, מה שגורם להגברת תופעות אופטיות. המשמעות היא, שאם עד כה לא ניתן היה לזהות את אותן מולקולות בעזרת בדיקה אופטית, עכשיו, באמצעות הגברת השדה החשמלי, אפשר לעשות זאת.

"אנחנו מאמינים שהפיתוח הזה יאפשר לנו לזהות ריכוזים נמוכים של 'קוקטייל' חומרים רעילים הנמצאים במים בקלות וביעילות ועל זה אנחנו עובדים עכשיו", אומרת פרופ' עדי סולומון. חמודה, שלמד לכל התארים במחלקה לכימיה באוניברסיטת בר-אילן וכעת הוא דוקטורנט לכימיה פיזיקלית במעבדת סולומון, אומר, "חשיבות העבודה שלנו עצומה בגלל שכאן, במעבדה, מתגלים הדברים שעוברים אחרי זה לתעשייה ומשנים את העולם. תחום זיהום המים, במקרה הזה בחומרים רעילים, מעניין מאוד ומשמעותי לאיכות החיים ובריאות הציבור, נושא שחשוב לי כחוקר."

לתוכניות הלימוד בכימיה