Uporaba fototermalnih analitskih tehnik za ultraobčutljivo okoljsko zaznavanje

Raziskave, izvedene v Laboratoriju za vede o okolju in življenju (LVOŽ), so pokazale znanstveno odličnost pri razvoju in uporabi naprednih fototermalnih analitskih tehnik za ultraobčutljivo okoljsko zaznavanje ter karakterizacijo kompleksnih okoljskih matrik. Delo je nadgradilo metodološke pristope na področju termične lečne spektrometrije, termične lečne mikroskopije in fototermalne spektrometrije z odklonom žarka za občutljivo detekcijo in prostorsko karakterizacijo okoljsko pomembnih kemijskih zvrsti.

Raziskave so prispevale k metodološkemu napredku na področju občutljivih fototermalnih metod, uporabnih v zahtevnih okoljskih in vodnih sistemih. Dokazana je bila uspešna integracija termične lečne mikroskopije z mikrofluidno pretočno injekcijsko analizo za občutljivo zaznavanje mikrocistina-LR v vodi, železovih zvrsti v oblačni vodi ter amonija v okoljskih vzorcih majhnega volumna. Vzporedno je bila fototermalna spektrometrija z odklonom žarka združena s tehniko difuzijskih gradientov v tankih filmih (DGT) za dvodimenzionalno karakterizacijo porazdelitve železovih zvrsti v morskem ledu in vodnih sistemih.

Dosežek je prispeval k metodološkemu napredku na področju okoljske analizne kemije z izboljšanjem občutljivosti, prostorske ločljivosti in uporabnosti fototermalnih tehnik v kompleksnih okoljskih matrikah. Razviti pristopi zagotavljajo pomembna analitska orodja za okoljski monitoring ter karakterizacijo onesnaževal, hranil in slednih kemijskih zvrsti v vodnih in okoljskih sistemih.

Dosežek močno podpira strateške usmeritve univerze na področjih znanstvene odličnosti, interdisciplinarnih raziskav in družbene relevantnosti, saj povezuje analizno kemijo, okoljske vede, fotoniko in mikrofluidne tehnologije za okoljsko pomembne aplikacije. Internacionalizacija raziskav je bila okrepljena z mednarodnimi sodelovanji, vabljenimi predavanji ter široko mednarodno diseminacijo raziskovalnih rezultatov.

Delo je privedlo do objav in vabljenih predstavitev s precejšnjo vidnostjo v skupnostih analizne kemije in okoljskega zaznavanja. Objavo v reviji Sensors leta 2023, ki sta jo koordinirala prof. dr. Mladen Franko in izr. prof. dr. Dorota Korte, so glavni uredniki revije prepoznali kot omembe vreden prispevek, ki izpostavlja pomembne napredke na tem področju. Raziskave so nato podprle nadaljnji metodološki razvoj in uporabo teh pristopov v okoljskih in vodnih sistemih, vključno s študijami detekcije mikroplastike in analize speciacije železa. Preostaja izziv prenosa fototermalnih metodologij iz nadzorovanih laboratorijskih okolij v rutinske, na terenu uporabne platforme za okoljski monitoring.

Izbrani raziskovalni rezultati.

• Franko M, Goljat L, Liu M, Budasheva H, Žorž M, Korte D (2023). Recent progress and applications of thermal lens spectrometry and photothermal beam deflection techniques in environmental sensing. Sensors 23(1):1–17.
• Abraham PA, Gokula V, Swapna MNS, Sankararaman SI (2024). Thermal lens technique's surrogacy unveiled: A novel tool for microplastic detection and quantification in water. Heliyon 10(14).
• Budasheva H, Swapna MNS, Bratkič A, Sankararaman SI, Korte D (2024). Unveiling labile iron speciation in aquatic systems: Depth binding profiles in chelex-based resin hydrogels using diffusive gradients in thin films – Beam deflection spectrometry. Microchemical Journal 197:109826.