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Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) for the detection of traces of glyphosate
Vega Reyes, Tatiana P.
Vega Reyes, Tatiana P.
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Abstract
Since the Second World War, herbicides have played a fundamental role in agriculture, helping to control unwanted plant growth in crops. Their correct use is paramount, as misapplication can significantly impact plant health and the environment. Phytotoxicity, adverse effects on plant growth and metabolism due to chemical exposure, is a recognized concern. Herbicides, constituting over 75% of all agricultural pesticides in the United States, pose risks to human health, wildlife, and the environment, necessitating stringent regulation by the EPA. While sensitive, traditional detection methods such as HPLC and GC involve time-consuming sample preparation. Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) emerges as a promising alternative to established methods of analyzing herbicides. SERS leverages surface plasmons, dramatically enhancing Raman emission. The resonance between the metal nanostructure and the excitation laser wavelength is crucial, with silver (Ag) and gold (Au) being the most used metals. SERS offers signal enhancements of up to 10^12 compared to traditional Raman techniques, potentially revolutionizing herbicide detection and contributing to enhanced agricultural and environmental safety. This study introduces a novel approach to detecting glyphosate herbicides using Ag and Au colloids under varying concentrations. Active SERS substrates on stainless steel were created using a chemical printer, yielding promising results for herbicide detection. This research not only presents a rapid and efficient solution for herbicide detection in various crops but also offers significant advancements in the field, making a unique contribution to the scientific community.
Desde la segunda guerra mundial los herbicidas han desempeñado un papel fundamental en la agricultura, ayudando a controlar el crecimiento no deseado de plantas en los cultivos. Su uso correcto es primordial, ya que una mala aplicación puede afectar significativamente la salud de las plantas y el medio ambiente. La fitotoxicidad, los efectos adversos sobre el crecimiento y el metabolismo de las plantas debido a la exposición a sustancias quÃmicas, es una preocupación reconocida. Los herbicidas, que constituyen más del 75% de todos los pesticidas agrÃcolas en los Estados Unidos, representan riesgos para la salud humana, la vida silvestre y el medio ambiente, lo que requiere una regulación estricta por parte de la EPA. Si bien son sensibles, los métodos de detección tradicionales, como HPLC y GC, implican una preparación de muestras que requiere mucho tiempo. La dispersión Raman mejorada en superficie (SERS, por sus siglas en inglés) surge como una alternativa prometedora a los métodos establecidos de análisis de herbicidas. SERS aprovecha los plasmones de superficie, lo que mejora drásticamente la emisión Raman. La resonancia entre la nanoestructura metálica y la longitud de onda del láser de excitación es crucial, siendo la plata (Ag) y el oro (Au) los metales más utilizados. SERS ofrece mejoras de señal de hasta 1012 en comparación con las técnicas Raman tradicionales, lo que podrÃa revolucionar la detección de herbicidas y contribuir a mejorar la seguridad agrÃcola y ambiental. Este estudio presenta un enfoque novedoso para detectar el herbicida glifosato utilizando coloides de Ag y Au en diferentes concentraciones. Los sustratos activos de SERS en acero inoxidable se crearon utilizando una impresora quÃmica, lo que arrojó resultados prometedores para la detección de herbicidas. Esta investigación no solo presenta una solución rápida y eficiente para la detección de herbicidas en diversos cultivos, sino que también ofrece avances significativos en el campo, haciendo una contribución única a la comunidad cientÃfica.
Desde la segunda guerra mundial los herbicidas han desempeñado un papel fundamental en la agricultura, ayudando a controlar el crecimiento no deseado de plantas en los cultivos. Su uso correcto es primordial, ya que una mala aplicación puede afectar significativamente la salud de las plantas y el medio ambiente. La fitotoxicidad, los efectos adversos sobre el crecimiento y el metabolismo de las plantas debido a la exposición a sustancias quÃmicas, es una preocupación reconocida. Los herbicidas, que constituyen más del 75% de todos los pesticidas agrÃcolas en los Estados Unidos, representan riesgos para la salud humana, la vida silvestre y el medio ambiente, lo que requiere una regulación estricta por parte de la EPA. Si bien son sensibles, los métodos de detección tradicionales, como HPLC y GC, implican una preparación de muestras que requiere mucho tiempo. La dispersión Raman mejorada en superficie (SERS, por sus siglas en inglés) surge como una alternativa prometedora a los métodos establecidos de análisis de herbicidas. SERS aprovecha los plasmones de superficie, lo que mejora drásticamente la emisión Raman. La resonancia entre la nanoestructura metálica y la longitud de onda del láser de excitación es crucial, siendo la plata (Ag) y el oro (Au) los metales más utilizados. SERS ofrece mejoras de señal de hasta 1012 en comparación con las técnicas Raman tradicionales, lo que podrÃa revolucionar la detección de herbicidas y contribuir a mejorar la seguridad agrÃcola y ambiental. Este estudio presenta un enfoque novedoso para detectar el herbicida glifosato utilizando coloides de Ag y Au en diferentes concentraciones. Los sustratos activos de SERS en acero inoxidable se crearon utilizando una impresora quÃmica, lo que arrojó resultados prometedores para la detección de herbicidas. Esta investigación no solo presenta una solución rápida y eficiente para la detección de herbicidas en diversos cultivos, sino que también ofrece avances significativos en el campo, haciendo una contribución única a la comunidad cientÃfica.
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Date
2024-07-09
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Keywords
Contamination, Herbicides, Glyphosate, SERS, Ag and Au nanoparticles