Το συγκεκριμένο ερευνητικό έργο αποτελείται από έξι (6) Δέσμες Εργασίας (ΔΕ). Οι πρώτες δυο δέσμες αφορούν σε θέματα διαχείρισης και συντονισμού του έργου (ΔΕ1) από τον ΑΦ καθώς και στη διάχυση των αποτελεσμάτων (ΔΕ2). Στα πλαίσια της διάχυσης των αποτελεσμάτων του έργου στο κοινό έχει κατασκευαστεί και ο παρών ιστοχώρος.

Οι υπόλοιπες τέσσερεις ΔΕ αφορούν αλληλένδετες πειραματικές εργασίες που περιλαμβάνουν τη μελέτη μαγνητικών νανοϋλικών πυριτίας σε συνδυασμό με το ICP για τον προσδιορισμό ιχνοποσοτήτων βαρέων μετάλλων

Η ΔΕ3 περιλαμβάνει τη σύνθεση, τη χημική τροποποίηση και το χαρακτηρισμό των νανοϋλικών. Τα υλικά αυτά, παρουσιάζουν χαρακτηριστικά όπως:

  1. εύκολη απομάκρυνση από ένα κολλοειδές σύστημα μέσω εξωτερικού μαγνήτη,
  2. εγκλωβισμός σε μικροκυψελίδα μέσω εφαρμογής μαγνητικού πεδίου και
  3. ιδανικό υπόστρωμα για χημική τροποποίηση μέσω των υδροξυλομάδων της πυριτίας.

Το μέγεθος των νανοσωματιδίων θα παίξει ρόλο στη μέθοδο ανίχνευσης και ανάλυσης. Μεταβάλλοντας το μέγεθος των νανοσωματιδίων, με βάση το νανομαγνητίτη, η αναλογία μεταξύ του κύριου συστατικού των νανοσωματιδίων και των βαρέων μετάλλων θα μεταβάλλεται. Τα μεγέθη νανοσωματιδίων που θα μελετηθούν θα είναι της τάξης από μερικά έως περίπου 100 nm χρησιμοποιώντας αλκοξυσιλάνια για την επικάλυψή τους.

Τα βασικά κριτήρια για την επιλογή των υποκαταστατών των νανοσωματιδίων θα είναι: Ι. Η υψηλή πυκνότητα λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια για τη λήψη υψηλού σήματος. ΙΙ. Η δυνατότητα για πολλαπλές ενεργές θέσεις για την ταυτόχρονη στόχευση διαφορετικών μετάλλων, διατηρώντας μια υψηλή ποιότητα ανίχνευσης. Έτσι, η παγίδευση των βαρέων μετάλλων μπορεί να πραγματοποιηθεί επιτυχώς ‘προσδένοντας’ θειολο-, αμινο-, αμινοναφθυλιμιδο-, αμινοθειοφαινυλο-, καλιξαρένιο (calixarene)-, αιθέρες στέμματος- (crown ethers) δραστικές ομάδες κλπ.

Στη ΔΕ4, η μαγνητική νανοδημητρία που θα συντεθεί από τα σύνθετα υλικά μαγνητίτη-πυριτίας της ΔΕ3. Στα νανοϋλικά αυτά θα αποτεθεί κρυσταλλική δημητρία μέσω της παρασκευής προπομπού (precursor) δημητρίας τύπου sol με τη μέθοδο του αλκοξειδίου.

Όλα τα νανοϋλικά θα χαρακτηριστούν με τεχνικές όπως Fourier Transform-Infrared (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), Elemental Analysis, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) και Transmission Electron Microscopy (TEM).

Τα υλικά που θα προκύψουν θα χρησιμοποιηθούν στις ΔΕ5 και ΔΕ6 για την προσυγκέντρωση βαρέων μετάλλων από περιβαλλοντικά δείγματα μετά από βελτιστοποίηση. Οι μαγνητικές ιδιότητες των νανοϋλικών θα αξιοποιηθούν για την εύκολη απομάκρυνσή τους από το μητρικό διάλυμα και τη δημιουργία πηκτού εναιωρήματος καθώς και για την πλήρη κατακράτησή τους σε συνθήκες ροής πριν την ανίχνευση με ICP-OES , ICP-MS και HG-ETAAS.

Στη ΔΕ6, τα πλεονεκτήματα των προτεινόμενων συνδυασμένων τεχνικών θα επιβεβαιωθούν και θα αναδειχθούν μέσω της ανάλυσης δειγμάτων επιφανειακών νερών, υγρών αποβλήτων και θαλασσινού νερού της Κύπρου. Για την περίπτωση του θαλασσινού νερού, η υψηλή αλατότητα δημιουργεί σημαντικές δυσκολίες στην ανίχνευση ιχνοποσοτήτων μετάλλων με ICP και HG-ETAAS. Επιπλέον, η πιθανότητα φασματικών παρεμποδίσεων που προέρχονται από τα μοριακά ιόντα λόγω των στοιχείων της μήτρας του θαλασσινού νερού καθιστά αναγκαία την επεξεργασία των δειγμάτων με ICP-MS.

Παρακάτω αναφέρονται επιγραμματικά οι ΔΕ:

ΔΕ3: Σύνθεση, χημική τροποποίηση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοσωματιδίων πυριτίας

ΔΕ4: : Σύνθεση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοσωματιδίων δημητρίας

ΔΕ5: : Ανάλυση των νανοσωματιδίων, εμπλουτισμένων με βαρέα μέταλλα, με ηλεκτροθερμική εξάτμιση-ICP-OES/MS και HG-ETAAS,

ΔΕ6: Εφαρμογή των τεχνικών σε δείγματα επιφανειακών υδάτων, θαλασσινού νερού και αποβλήτων στην Κύπρο