Као докторантица са Универзитета Харвард, инжењерка Синди КИ Танг студирала је код познатог хемичара Георгеа М. Вхитесидеса - пионира нанознаности, поља која сада информише све, од електронике до медицинске дијагностике. Док је Танг био у његовом тиму, Вхитесидес је био укључен у пројекат ДАРПА како би пронашао начине кодирања порука у бактерије. У систему који су развили он и његове колеге, поруке се могу кодирати као тачке бактерија на тањиру и декодирати додавањем одређеног хемијског агенса који би, кад се сретне са бактеријама, изазвао флоуресцентни сјај. Затим би образац могао бити преведен да открије тајну поруку.
Четири године касније, Танг примењује ту исту идеју у својој лабораторији на Станфорду, где је доцент за машинско инжењерство. Али уместо да шаље поруке напред-назад, она користи хемију да би уочила загађиваче у води. Када је бачена у ток или бунар, њен уређај, прототип који је недавно описан у часопису Лаб он Цхип, производи баркод који указује и на концентрацију и на месту загађивача, као што је олово, у води - без електричне енергије.
Уређај, који је тренутно величине ружичастог прста, омогућава контролисану хемијску реакцију док се креће кроз воду. Прозирно силиконско кућиште садржи две танке епрувете, од којих је свака напуњена гелом. Један крај сваке епрувете повезује се са резервоаром који садржи хемикалије реактанте; други крај је отворен за околину, тако да вода може продирати у уређај.
Хемикалија у резервоару се креће предвидивом брзином кроз епрувете гела. Док се уређај помера низ ток, вода се улива у гел са друге стране. Ако је хемикалија на коју се прегледава - у овом почетном случају, олово - долази до реакције, стварајући нерастворљив, видљив траг у епрувети. Те ознаке стварају баркод који научници могу очитати да би утврдили количину и локацију олова у одређеном водоснабдевању.
Тангин тим је успешно обавио тестове са два различита узорка воде, оба у чашама у њеној лабораторији. Истраживачи су полако додавали олове узорцима воде, један из лабораторија, а други од опасности од воде на голф терену у Станфорду, а затим су могли да виде њихове додатке кодиране на сензору након тога. Пре него што могу да тестирају капсуле на терену, ипак ће требати да успоставе начин да их сакупе након размештања. Једно од могућих решења било би додавање малих магнетних честица у силиконско кућиште и коришћење магнета за рибљење са друге стране.
Тренутно, сензор још увек није баш прецизан. "Наша граница детекције је врло висока, тако да нећемо моћи да откријемо [олово] све док није већ концентрисано", објашњава Танг. А његова хемија је у овом тренутку у стању да открије олово. Али, ако кренемо даље, капсула би могла да се модификује да би се утврдила постојећа контаминанта. Силиконска шкољка може садржати више цеви прилагођених различитим контаминантима, као што су жива и алуминијум, омогућавајући корисницима да проводе широки спектар у једном тесту. Танг наглашава да је уређај још увек само доказ концепта и да је далеко од примене. „Желели смо да покажемо како ће идеја функционисати - да је можете користити и применити другу хемију“, каже она.
Ако буде успешан, Танг-ов систем би решио велику слагалицу за тестирање воде. Тренутни прототип представља први пут да је било ко успео да открије више од „да или не“ одговора о контаминацији тешким металима у изворима воде. Постојеће методе, попут ручног даљинског управљача званог АНДализе, морају за уклањање узорака из извора воде. У том случају, објашњава она, корисници могу да утврде присуство метала, али немају начина да изолирају свој извор у водоводу. Чак и ако би сензори могли ући у пукотине и пукотине, да би дошли до подземних вода, деликата електронских компоненти такође значи да можда неће преживети добро под земљом, где топлота и притисак знатно порасту.
По својој тренутној величини, Тангов сензор би могао да се користи за проналажење загађивача и њихових извора у потоцима, али спуштање система на наноелектрични ниво - око милиметар - њен је крајњи циљ. „Права оригинална мотивација била је потреба за сензирањем под земљом, где бисте имали рупу или бунар где не бисте могли да распршите сензоре и прикупите их на другом крају [користећи тренутну технологију]“, објашњава она. Како је Танг рекао за Станфорд Невс, „Капсуле би морале бити довољно мале да се удубе кроз пукотине у стенским слојевима, и довољно снажне да преживе топлоту, притисак и оштро хемијско окружење испод земље.“ Још један велики комад слагалице: Танг исн Још нисам сигуран како прикупити сензоре након дисперзије.
Има пуно воде за преглед. Према подацима Агенције за заштиту животне средине, око 95 одсто свих ресурса слатке воде у САД-у је под земљом. Ти извори су подложни великом броју разних загађивача који се снабдевају из снабдевања водоводима, индустријом и општим отпадом. Ту може бити и прилично лекова на рецепт.
Коначно, процес минијатуризације, за који Танг каже да је још много година, такође би могао довести до промене дизајна. Уместо линеарних цеви које раде паралелно, сензори величине милиметра били би округле тачкице, каже она. У том случају, баркод би се представио у облику кругова уместо пруга, „попут прстенова на дрвету“, каже она.
