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Carbon Dots-Based Fluorescent Sensor for Glyphosate Detection Via Fe3+-Mediated Fluorescence Quenching and Recovery.
ACS Omega · 2025 · 10:60844-60858 · PMID 41427182 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > 화학·물성
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
본 연구에서는 네 가지 다른 탄소점(CDs)을 수열탄화법으로 합성하였으며, 각 CD는 아스코르브산, 시트르산, 말레산 또는 숙신산과 같은 서로 다른 저몰 질량 탄소원과 동일한 질소원(암모늄 시트레이트)의 조합을 통해 제조되었다. 합성된 탄소 나노입자는 형광 분광법, UV-Vis 분광법, 라만 분광법, 투과전자현미경(TEM), 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 그리고 X선 회절 분석(XRD)을 포함한 다양한 기술을 사용하여 철저하게 특성화되었다. 광학적 및 구조적 특성 분석 결과, 전구체의 선택이 형광 양자 수율(QY)과 방출 거동에 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 나노입자의 크기는 유사한 범위(1.7–2.8 nm)를 보였다. 합성된 CD는 산화수소기(-OH), 카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 아마이드기 등 다양한 표면 작용기의 존재로 인해 발생하는 뚜렷한 에너지 준위와 관련된 여기 의존적 방출을 나타냈다. 합성된 CD 중 숙신산과 암모늄 시트레이트로 제조된 SAC가 $\text{Fe}^{3+}$ 이온에 대해 가장 높은 선택성과 민감도를 보였으며, 검출 한계(LOD)는 $0.37 \mu\text{M}$이었다. 이 특성을 이용하여 제초제 글리포세이트를 위한 "켜짐-꺼짐(off-on)" 센서를 설계하였다. $\text{Fe}^{3+}$ 이온과 글리포세이트의 배양 시간 및 용액의 pH를 포함하여 글리포세이트 검출을 위한 매개변수 최적화를 거친 후, $0.59 \mu\text{M}$의 LOD 값이 얻어졌으며, 이는 국제 표준에 따른 최대 허용 농도보다 현저히 낮은 농도에 해당한다. 마지막으로, 개발된 센서를 실제 수돗물 및 도시 하천 샘플에 적용하였고, 그 결과 신속하고 저렴하며 환경 친화적인 검사로 사용될 잠재력을 보여주어 수생 환경에서 제초제 모니터링을 위한 유망한 대안이 될 수 있음을 시사하였다.
ORIGINAL ABSTRACT
In this work, four different carbon dots (CDs) were synthesized by hydrothermal carbonization, each from a distinct low molar mass carbon source (ascorbic, citric, maleic, or succinic acid) in combination with the same nitrogen source (ammonium citrate). The carbon nanoparticles were thoroughly characterized using a range of techniques, including fluorescence spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). The optical and structural characterization revealed that the choice of precursors influences the quantum yield of fluorescence (QY) and emission behavior, while yielding nanoparticles of similar sizes (1.7-2.8 nm). The CDs exhibited excitation-dependent emission, which is attributed to distinct energy levels arising from the presence of various surface functional groups, including hydroxyl, carboxyl, amine, and amide groups. Among the synthesized CDs, those prepared from succinic acid and ammonium citrate (SAC) exhibited the highest selectivity and sensitivity toward Fe3+ ions, with a detection limit (LOD) of 0.37 μM. This property was exploited to design an "off-on" sensor for the herbicide glyphosate. After a detailed optimization of parameters for glyphosate detection, which included the incubation time of ferric ions and glyphosate as well as the solutions pH, a LOD value of 0.59 μM was obtained, corresponding to concentrations significantly lower than the maximum allowable concentration by international standards. Finally, the developed sensor was applied to real tap water and urban stream samples, and the results showed its potential to be used in rapid, low-cost, and environmentally friendly tests, making it a promising alternative for monitoring the herbicide in aquatic environments.
저자Barreto, G. F.; Orlando, R. M.; Pereira, F. V.
저널ACS omega
권·호·쪽10(49), 60844-60858
PMID41427182
DOI10.1016/j.snb.2016.11.050
APA 7판
Barreto, G. F., Orlando, R. M., & Pereira, F. V. (2025). Carbon Dots-Based Fluorescent Sensor for Glyphosate Detection Via Fe3+-Mediated Fluorescence Quenching and Recovery. ACS Omega, 10(49), 60844-60858. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.11.050
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