Ushbu tadqiqot askorbin kislotani, ya’ni C vitaminini oziq-ovqat va farmatsevtik namunalarda tez, sezgir va arzon usulda aniqlash uchun Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalar bilan modifikatsiyalangan karbon pasta elektrodni ishlab chiqadi. Tadqiqotchilar mis doplangan rux oksidi nanotuzilmalarini karbon pasta elektrod ichiga qo‘shib, askorbin kislotaning elektrokimyoviy oksidlanish signalini kuchaytirishni maqsad qilgan.

Tadqiqotning asosiy topilmasi shundan iboratki, Cu–ZnO nanoparçachalar bilan modifikatsiyalangan elektrod yalang‘och karbon pasta elektrodda nisbatan askorbin kislota signalini sezilarli oshiradi. Yalang‘och karbon pasta elektrodda oksidlanish pik toki 5,74 × 10^-6 A bo‘lgan bo‘lsa, Cu–ZnO/CPE elektrodda bu qiymat 8,798 × 10^-6 A ga ko‘tarilgan. Bu taxminan 1,5 baravar tok oshishini anglatadi. Shu bilan birga oksidlanish potensiali 0,289 V dan 0,283 V ga manfiy tomonga siljigan. Bu kichik, ammo ahamiyatli siljish askorbin kislota modifikatsiyalangan yuzada osonroq oksidlanishini ko‘rsatadi.

Sensorga tegishli eng kuchli natija — differensial puls voltametriya, ya’ni DPV usulida 20 nM dan 100 µM gacha chiziqli javob, 6 nM aniqlash chegarasi va 18 nM miqdoriy aniqlash chegarasi berilishidir. Ishda optimal yordamchi elektrolit sifatida 0,1 M fosfat buferi va optimal pH sifatida 5,5 tanlangan. Real namuna sifatida meva sharbati va C vitamini tabletkasi tahlil qilingan; qaytarib olish ko‘rsatkichlari 95,2–96,6% oralig‘ida bo‘lgan.

Tadqiqotning asosiy xabari shuki: Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalar ZnO ning elektrokimyoviy sensor yuza sifatidagi cheklangan o‘tkazuvchanlik muammosini kamaytirishi mumkin; kislorod bo‘shliqlari, Cu markazlari, ko‘proq faol yuza va tezroq elektron uzatish tufayli askorbin kislota aniqlashda yuqori sezgirlik ta’minlanadi. Biroq bu ish hakamlikdan o‘tmagan preprint hisoblanadi. Shuning uchun natijalar umidbaxsh laboratoriya sensor ishlab chiqish ishi sifatida o‘qilishi kerak; uni tijoriy qurilma, dala qo‘llanilishi yoki me’yoriy sifat nazorati standarti sifatida qabul qilish uchun qo‘shimcha tasdiqlash zarur.

Askorbin kislota, kundalik tilda C vitamini sifatida tanilgan, suvda eriydigan va inson tanasi uchun muhim antioksidantdir. U meva va sabzavotlarda tabiiy mavjud; oziq-ovqat sanoatida esa rang, ta’m va aroma o‘zgarishlarini sekinlashtirish uchun antioksidant qo‘shimcha sifatida ishlatiladi. Inson organizmida kollagen hosil bo‘lishi, biriktiruvchi to‘qima, teri, kapillyarlar, tishlar, suyaklar, immun javoblar va redoks jarayonlari bilan bog‘liq.

Askorbin kislota miqdorini aniq belgilash oziq-ovqat xavfsizligi, yorliq to‘g‘riligi, sifat nazorati va farmatsevtik mahsulot ishonchliligi uchun muhimdir. Juda past iste’mol C vitamini yetishmovchiligi va skorbuta kabi muammolarga olib kelishi mumkin. Haddan tashqari iste’mol esa ayrim sharoitlarda oksalat bilan bog‘liq buyrak muammolari xavfi bilan bog‘lanishi mumkin. Shuning uchun askorbin kislota tahlili faqat laboratoriya o‘lchovi emas, balki oziq-ovqat va sog‘liq sohasida amaliy sifat nazorati ehtiyojidir.

Askorbin kislotani aniqlash uchun xromatografiya, spektrofotometriya, titrlash va turli elektrokimyoviy usullar qo‘llanishi mumkin. Ushbu ish ayniqsa elektrokimyoviy usullarga e’tibor qaratadi. Elektrokimyoviy sensorlar maqsad molekulaning elektrod yuzasida oksidlanishi yoki qaytarilishi paytida hosil bo‘ladigan tok signalini o‘lchaydi. Bunday usullar tez tahlil, nisbatan sodda namuna tayyorlash, portativ qurilmalarga moslashuvchanlik va past xarajat salohiyati tufayli oziq-ovqat tahlilida qiziqish uyg‘otadi.

Biroq askorbin kislotaning elektrokimyoviy tahlilida yalang‘och elektrodlarda ayrim muammolar bo‘lishi mumkin. Bularning boshida yuqori oksidlanish potensiali, zaif elektron uzatish, past selektivlik, sirtning ifloslanishi — ya’ni elektrod fouling — va past sezgirlik turadi. Askorbin kislota elektrod yuzasida oksidlanganda oraliq mahsulotlar yoki matritsa komponentlari sirtni passivlashtirishi mumkin. Shu sababli elektrod yuzasini nanomateriallar bilan modifikatsiyalash ko‘proq faol yuza va yaxshiroq elektron uzatish ta’minlab, sensor unumdorligini oshirishi mumkin.

Ushbu ishning asosiy muammosi quyidagicha ifodalanadi: oziq-ovqat namunalarida askorbin kislota juda past konsentratsiyalarda ham ishonchli aniqlanadimi va bu aniqlash sodda, arzon, selektiv hamda takrorlanadigan elektrod yuza bilan amalga oshiriladimi?

Tadqiqotchilar bu savolga Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalar orqali javob izlagan. ZnO — kimyoviy barqarorligi, yarimo‘tkazgich tuzilishi, nisbatan yuqori yuzaki maydoni va faol sirt markazlari sabab sensorlarda qo‘llaniladigan metall oksiddir. Ammo sof ZnO ning elektr o‘tkazuvchanligi cheklangan bo‘lishi mumkin. Bu cheklov elektrod yuzasidan analitga elektron uzatishni sekinlashtiradi. Bu yerda mis doplash kirib keladi. Cu²⁺ ionlari ZnO kristall panjarasida Zn²⁺ o‘rniga qisman kirishi mumkin; bu esa panjara nuqsonlari, kislorod bo‘shliqlari va elektron tuzilma o‘zgarishlarini yuzaga keltiradi.

Oddiy qiyos bilan aytganda, sof ZnO yuzasi elektr jihatdan yaxshi tartiblangan, ammo tok tashish qobiliyati cheklangan yo‘lga o‘xshaydi. Mis dopi bu yo‘lga yangi o‘tish nuqtalari, yon yo‘llar va o‘tkazuvchanlik qulayliklari qo‘shadi. Natijada askorbin kislotadan kelgan elektronlar elektrod yuzasiga osonroq o‘tadi. Albatta, haqiqiy mexanizm bundan murakkabroq; kristall panjara, nuqson darajalari, Cu–ZnO elektron ta’siri va faol sirt markazlari birgalikda rol o‘ynaydi.

Ishda ZnO va Cu–ZnO nanoparçachalar kimyoviy birgalikda cho‘ktirish usuli bilan sintez qilingan. Rux asetat dihidrat va mis(II) asetat monogidrat metall prekursorlari sifatida ishlatilgan. Bu prekursorlar 25 mL etanol va 75 mL distillangan suvda 80°C da, 500 rpm aralashtirish tezligida 2 soat eritilgan. Alohida ravishda 4 g NaOH 250 mL distillangan suvda eritilgan; bu ishqoriy eritma metall prekursor aralashmasiga tomchilab qo‘shilib, pH 9 ga yetkazilgan. Reaksiya 80°C da 2 soat davom ettirilgan, hosil bo‘lgan cho‘kma 5000 rpm da 10 daqiqa sentrifugalanib, asetondan yuvilgan, 60°C da bir kecha quritilgan va 400°C da 2 soat 30 daqiqa kalsinatsiya qilingan.

Bu sintez jarayoni ZnO va Cu–ZnO nanoparçachalar hosil bo‘lishini ta’minlagan. Kalsinatsiya bosqichi ayniqsa muhim, chunki u cho‘kkan gidroksid/prekursor tuzilmaning oksid fazaga aylanishini, kristallanishning rivojlanishini va organik/qoldiq moddalarning yo‘qolishini qo‘llab-quvvatlaydi. Oqartan och kulranggacha o‘zgaruvchi kukun Cu–ZnO nanoparçachalar hosil bo‘lganiga doir ko‘rinarli dastlabki ishora sifatida baholangan.

Elektrod tayyorlashda karbon pasta elektrod, ya’ni CPE ishlatilgan. Yalang‘och karbon pasta elektrod grafit kukuni va parafin yog‘ini 70:30 og‘irlik nisbatida aralashtirish orqali tayyorlangan. 0,7 g grafit kukuni va 0,3 g parafin yog‘i taxminan 20 daqiqa hovonchada aralashtirilgan, so‘ng Teflon quvurli elektrod tutqichiga joylashtirilgan va orqadan mis sim bilan elektr aloqasi ta’minlangan. Sirtni tekis va takrorlanadigan elektrod yuza olish uchun tortish qog‘ozi ustida sayqallangan.

Cu–ZnO/CPE uchun karbon pastaga Cu–ZnO nanoparçachalari qo‘shilgan. Modifikatsiyalangan pasta 0,6 g grafit kukuni, 0,1 g Cu–ZnO nanoparçacha va parafin yog‘i bilan tayyorlangan. Shunday qilib elektrod yuzasiga faqat karbon emas, balki askorbin kislota oksidlanishini osonlashtirishi kutilgan Cu bilan doplangan ZnO faol markazlari ham kiritilgan. O‘lchovlardan oldin yuzani yangilash uchun pastadan ozgina olib tashlab, qayta sayqallash signal takrorlanishi uchun muhim jarayon bo‘lgan.

Nanomaterialning tuzilmaviy tasdig‘i uchun XRD, SEM, XPS va FTIR tahlillari bajarilgan. XRD natijalari sof ZnO va Cu–ZnO namunalarida ham ZnO ning geksagonal wurtzit kristall tuzilmasi saqlanib qolganini ko‘rsatadi. XRD grafigida ZnO uchun taxminan 31,9°, 34,6°, 36,6°, 47,7°, 56,8°, 63,1°, 66,9°, 68,1° va 69,3° atrofida piklar kuzatilgan. Cu dopidan keyin alohida Cu yoki mis oksid fazalariga xos aniq piklarning ko‘rinmasligi Cu ionlari alohida faza hosil qilmasdan ZnO panjarasiga kirgan bo‘lishi mumkinligini qo‘llab-quvvatlaydi.

Ishda kristallit o‘lchami Scherrer tenglamasi bilan hisoblangan:

\[ D = \frac{K\lambda}{\beta \cos\theta} \]

Bu yerda \(D\) o‘rtacha kristallit o‘lchamini, \(K\) kristall shakli bilan bog‘liq va ishda 0,9 olingan konstantani, \(\lambda\) rentgen nurlari to‘lqin uzunligini, \(\beta\) yarim maksimumdagi to‘liq kenglik, ya’ni FWHM qiymatini, \(\theta\) esa Bragg burchagini bildiradi. Bu formula XRD piklarining kengligidan kristall sohalarning o‘rtacha o‘lchamini baholash uchun ishlatiladi. Piklar qanchalik keng bo‘lsa, kristallit o‘lchami odatda shunchalik kichik bo‘ladi.

Ishda sof ZnO uchun kristallit o‘lchami 61,25 nm, Cu–ZnO uchun 56 nm hisoblangan. Demak, mis dopidan keyin kristallit o‘lchamida biroz kamayish kuzatilgan. Bu Cu ionlari ZnO kristall o‘sishiga ta’sir qilishi mumkinligini anglatadi. Bundan tashqari, Cu–ZnO namunasida 2θ qiymatining biroz yuqori burchakka siljishi Zn²⁺ ionining radiusi taxminan 0,74 Å bo‘lsa, Cu²⁺ ionining radiusi taxminan 0,73 Å ekanligi bilan bog‘langan. Kichikroq Cu²⁺ ionlarining ZnO panjarasiga kirishi panjara parametrlarining ozgina qisqarishiga olib kelishi mumkin.

Bragg qonuni ishda quyidagicha berilgan:

\[ n\lambda = 2d\sin\theta \]

Bu yerda \(n\) qaytish tartibini, \(\lambda\) rentgen nurlari to‘lqin uzunligini, \(d\) kristall tekisliklari orasidagi masofani, \(\theta\) Bragg burchagini ifodalaydi. Bu tenglama XRDda ma’lum burchaklarda ko‘rinadigan piklarning kristall ichidagi tekisliklar orasidagi masofa bilan qanday bog‘liqligini tushuntiradi.

Geksagonal panjara parametrlarini hisoblash uchun ishlatilgan bog‘lanish esa quyidagicha:

\[ \frac{1}{d^2} = \frac{4}{3}\left[\frac{h^2+hk+k^2}{a^2}\right] + \frac{l^2}{c^2} \]

Bu yerda \(h\), \(k\) va \(l\) Miller indekslarini, \(a\) va \(c\) geksagonal kristall panjara parametrlarini, \(d\) esa tekisliklar orasidagi masofani bildiradi. Ushbu tenglama ZnO kristall panjarasidagi o‘zgarishni miqdoriy baholash uchun ishlatilgan.

SEM tasvirlari Cu dopining morfologiyani aniq o‘zgartirganini ko‘rsatadi. Sof ZnO namunasi ko‘proq yarim sharli zarrachalar va bo‘shroq aglomeratsiya ko‘rinishida bo‘lgan. Cu–ZnO namunasi esa zichroq joylashgan, notekis plastinkasimon yoki yaltirab ko‘rinadigan tuzilmalar bergan. Bu sirt yanada qo‘pol, qirralari ko‘proq va strukturaviy notekislikka ega ko‘rinadi. Elektrokimyoviy sensor nuqtayi nazaridan bu muhim, chunki qo‘polroq va notekisroq yuzalar ko‘proq erishiladigan faol nuqta taqdim etishi mumkin.

XPS tahlillari Cu–ZnO nanoparçachalarning element tarkibi va oksidlanish holatlarini o‘rganish uchun ishlatilgan. XPS umumiy skan spektrida Zn, O va Cu elementlari ko‘rinib, aniq ifloslik piklari qayd etilmagan. Cu 2p spektrida taxminan 933,7 eV va 953 eV atrofida Cu 2p_3/2 va Cu 2p_1/2 piklari, shuningdek 942 eV atrofida sun’iy yo‘ldosh piki kuzatilgan. Bu Cu²⁺ turlarining mavjudligini qo‘llab-quvvatlaydi. Zn 2p spektrida 1022,6 va 1045,7 eV atrofidagi piklar Zn²⁺ holatidagi ZnO tuzilmasiga mos keladi. O 1s spektridagi kengayish esa kislorod bo‘shliqlari va nuqson bilan bog‘liq kislorod turlari bilan izohlangan.

Bu kislorod bo‘shliqlari sensor unumdorligi uchun muhim bo‘lishi mumkin. ZnO ichidagi kislorod yetishmasligi elektron tashuvchi zichligini oshirishi mumkin bo‘lgan nuqson darajalarini hosil qiladi. Elektron tashilishi yengillashganda askorbin kislotaning elektrod yuzasida oksidlanishi tezlashadi. Shu tarzda yuqoriroq tok signali va pastroq aniqlash chegarasi olinishi mumkin.

FTIR tahlili Cu–ZnO nanoparçachalarda funksional guruhlar va metall-kislorod bog‘larini qo‘llab-quvvatlagan. Taxminan 447 cm^-1 bant Zn–O cho‘zilish tebranishiga, taxminan 715 cm^-1 bant Cu–O tebranishiga bog‘langan. Taxminan 3473 cm^-1 atrofidagi keng bant esa yuzaki gidroksil guruhlari va fizik adsorblangan suv molekulalari bilan bog‘langan. Yuzaki gidroksil guruhlari elektrokimyoviy o‘lchovlarda sirt namlanishini oshirishi va askorbin kislotaning yuzaga yaqinlashishini yengillashtirishi mumkin.

Ishning elektrokimyoviy qismida avval yalang‘och karbon pasta elektrod bilan Cu–ZnO modifikatsiyalangan elektrod taqqoslangan. CV va DPV natijalarida modifikatsiyalangan elektrod yuqoriroq tok va pastroq oksidlanish potensialini ko‘rsatgan. Bu Cu–ZnO nanoparçachalar askorbin kislota oksidlanishi uchun elektrokatalitik ta’sir berishini bildiradi. Yuqori tok ko‘proq askorbin kislota molekulasi elektrod yuzasida oksidlanishini; potensialning manfiy siljishi esa bu oksidlanish kamroq energiya bilan sodir bo‘lishini anglatadi.

Yordamchi elektrolit tanlovi ham tizimli baholangan. Asetat, sitrat, Robinson va fosfat buferlari 0,1 M konsentratsiyada solishtirilgan. Eng yuqori va eng aniq askorbin kislota oksidlanish piki fosfat buferida kuzatilgan. Shu sababli keyingi tajribalarda fosfat buferi ishlatilgan. Fosfat buferining yaxshiroq natijasi yaxshi ion o‘tkazuvchanlik, mos tamponlash sig‘imi va elektrod/elektrolit interfeysini barqaror tutishi bilan izohlangan.

pH optimallashtirishida 4,0–7,0 oralig‘i tekshirilgan. Askorbin kislota oksidlanish toki pH 4,0 dan 5,5 gacha oshgan, eng yuqori qiymat pH 5,5 da olingan, undan yuqori pH larda esa tok kamaygan. Sababi askorbin kislotaning protonlanish holati, sirt zaryadi, askorbat anionlarining xatti-harakati va elektron-proton uzatish muvozanati bilan bog‘liq. Tadqiqotda pH 5,5 optimal sharoit sifatida tanlangan.

pH va oksidlanish potensiali o‘rtasida chiziqli bog‘lanish topilgan va qiyalik 59,29 mV pH^-1 deb berilgan. Bu qiymat 25°C da nazariy Nernst qiyaligiga, ya’ni taxminan 59 mV pH^-1 ga juda yaqin. Shu sababli tadqiqotchilar askorbin kislota oksidlanishi teng miqdordagi proton va elektron ishtirok etadigan jarayon degan xulosaga kelgan. Ishda bu jarayon ikki elektron va ikki protonli oksidlanish sifatida qaralgan va askorbin kislotadan dehidroaskorbin kislotaga o‘tish sxemasi berilgan.

Askorbin kislotaning oksidlanish mantig‘i quyidagi asosiy bog‘lanish bilan ifodalanadi:

\[ AA \rightarrow DHA + 2H^+ + 2e^- \]

Bu yerda AA askorbin kislotani, DHA dehidroaskorbin kislotani, H⁺ protonlarni, e^- esa elektronlarni bildiradi. Bu tenglama askorbin kislota elektrod yuzasida elektron berib oksidlanishini anglatadi. Sensor o‘lchagan tok ana shu elektron uzatishning miqdoriy natijasidir.

Skanning tezligi bo‘yicha ish mexanizmni tushunish uchun CV o‘lchovlarini 50–400 mV s^-1 oralig‘ida olgan. Skanning tezligi oshgani sari anodik pik toki oshgan va oksidlanish potensiali musbat tomonga siljigan. Bu xatti-harakat reaksiya qaytmas xususiyatga ega ekanini ko‘rsatadi. Pik toki bilan skanning tezligi hamda uning ildizi o‘rtasidagi bog‘lanish tekshirilgan. Log I_p–log v grafigining qiyaligi 0,56 bo‘lgan.

Bu qiymat mexanizm uchun muhim. Sof diffuziya bilan boshqariladigan jarayonlarda qiyalik nazariy jihatdan taxminan 0,5 bo‘lishi kutiladi. Sof adsorbsiya bilan boshqariladigan jarayonlarda esa qiyalik 1 ga yaqinlashadi. Ishda olingan 0,56 qiymati askorbin kislota oksidlanishi diffuziya va adsorbsiya hissalarini birga o‘z ichiga olishini, biroq diffuziya hissasi biroz ustunroq ekanini ko‘rsatadi. Boshqacha qilib aytganda, askorbin kislota molekulalari ham eritmadan elektrod yuzasiga tashiladi, ham Cu–ZnO yuzasidagi faol markazlar bilan o‘zaro ta’sir qiladi.

Miqdoriy aniqlash uchun DPV usuli ishlatilgan. DPV fon toki pastroq bo‘lgani va signal/shovqin nisbatini yaxshilagani uchun iz darajadagi tahlillarda CV ga qaraganda sezgirroq bo‘lishi mumkin. Ishda askorbin kislota konsentratsiyasi 20 nM dan 100 µM gacha o‘zgartirilgan va oksidlanish pik toki konsentratsiya bilan chiziqli oshgan. Kalibrlash tenglamasi quyidagicha berilgan:

\[ I_p = 0.07803C + 0.0106 \]

Bu yerda \(I_p\) oksidlanish pik tokini, \(C\) askorbin kislota konsentratsiyasini bildiradi. Korelyatsiya koeffitsienti R² = 0,99816 deb berilgan. Bu ish sharoitida sensor javobining keng konsentratsiya oralig‘ida juda yuqori chiziqlilik ko‘rsatishini anglatadi.

Aniqlash chegarasi va miqdoriy aniqlash chegarasi quyidagi formulalar bilan hisoblangan:

\[ LOD = \frac{3.3 \times \sigma_b}{m} \]

\[ LOQ = \frac{10 \times \sigma_b}{m} \]

Bu yerda LOD aniqlash chegarasini, LOQ miqdoriy aniqlash chegarasini, \(\sigma_b\) bo‘sh signalning standart og‘ishini, \(m\) esa kalibrlash chiziq qiyaligini bildiradi. LOD sensorning maqsad analitni ishonchli farqlay oladigan eng past darajasini; LOQ esa uni miqdoriy ravishda o‘lchay oladigan yanada ishonchli past chegarani ifodalaydi. Ishda LOD 6 nM, LOQ esa 18 nM deb topilgan.

Bu juda past aniqlash chegarasi sensorning iz darajadagi askorbin kislota tahlili uchun yuqori sezgirligini ko‘rsatadi. Ushbu unumdorlik Cu dopining ZnO ichida hosil qilgan kislorod bo‘shliqlari, yaxshiroq o‘tkazuvchanlik, ko‘proq faol yuzaga maydoni va Cu markazlarining katalitik hissasi bilan bog‘langan.

Selektivlik ishida oziq-ovqat matritsasida bo‘lishi mumkin bo‘lgan potensial aralashuv beruvchi turlar ta’siri tekshirilgan. Aralashuv beruvchi turlar askorbin kislotaga nisbatan 4:1 nisbatda yuqoriroq konsentratsiyada sinovdan o‘tkazilgan. Glikoz, fruktoza, L-tirozin, D-glikoz, kalsiy xlorid, kaliy xlorid va magniy xlorid kabi turlar baholangan. Barcha aralashuv beruvchi turlar askorbin kislota signalida 5% dan kam o‘zgarish keltirgan. Bu Cu–ZnO/CPE sensorining selektivlik nuqtayi nazaridan kuchli ekanini qo‘llab-quvvatlaydi.

Takrorlanish, qayta ishlab chiqarish va barqarorlik sensor tadqiqotlarida amaliy foydalanish uchun muhim mezonlardir. Xuddi shu elektrod bilan ketma-ket DPV o‘lchovlarida nisbiy standart og‘ish, ya’ni RSD 2,89% bo‘lgan. Bu past signal tebranishi va yaxshi takrorlanishni anglatadi. Beshta mustaqil tayyorlangan elektrod bilan o‘tkazilgan qayta ishlab chiqarish ishida RSD 3,76% deb berilgan. Bu elektrod tayyorlash protokoli yetarlicha barqaror ekanini ko‘rsatadi.

Barqarorlik tajribasida modifikatsiyalangan elektrod pH 5,5 fosfat buferida 4°C da 15 kun saqlangan va askorbin kislotaga javobi kuzatilgan. 15 kun oxirida sensor boshlang‘ich tok javobining 94,98% ini saqlab qolgan. Bu faqat 5,02% signal yo‘qolishi degani. Natija Cu–ZnO nanoparçachalar karbon pasta matritsasi ichida yetarlicha barqarorlik berishini va elektrod yuzasi qisqa muddatli saqlash davomida katta darajada faol qolishini ko‘rsatadi.

Haqiqiy namuna tahlili ishning amaliy qiymatini belgilovchi qismdir. Tadqiqotchilar savdo meva sharbati va C vitamini tabletkalarini tahlil qilgan. Namunalar avval Whatman No. 1 filtr qog‘ozi bilan suzilgan, so‘ng 5000 rpm da 5 daqiqa sentrifugalanib, tiniq ustki qavat olingan. Namunalar pH 5,5 fosfat buferi bilan mos ravishda suyultirilgan va DPV bilan tahlil qilingan. Matritsa ta’sirini kamaytirish uchun standart qo‘shish usuli ishlatilgan.

Meva sharbati namunasida dastlab mavjud askorbin kislota 2,07 µM, qo‘shilgan miqdor 10 µM, jami topilgan miqdor 11,73 µM bo‘lgan. Shu asosda qaytarib olish 96,6% ni tashkil qilgan. C vitamini tabletkasida dastlab topilgan qiymat 1,53 µM, qo‘shilgan miqdor 10 µM, jami topilgan miqdor 11,05 µM va qaytarib olish 95,2% bo‘lgan. Bu natijalar sensor murakkab haqiqiy namunalarda ham askorbin kislotani qoniqarli aniqlay olishini ko‘rsatadi.

Biroq bu topilma ehtiyotkorlik bilan talqin qilinishi kerak. Tadqiqot faqat meva sharbati va C vitamini tabletkasi kabi cheklangan namuna turlarida sinovdan o‘tkazilgan. Boshqa oziq-ovqatlar, rangli ichimliklar, ko‘p polifenolga ega mahsulotlar, juda shirin yoki kuchli kislotali matritsalar, metall ionlari ko‘p bo‘lgan murakkab namunalarda bir xil natija berishi shart emas. Bundan tashqari ish portativ dala qurilmasi sinovi emas, laboratoriya elektrokimyoviy o‘lchov ishidir.

Rasm va grafiklarni birga o‘qiganda tadqiqot hikoyasi aniq ko‘rinadi. XRD grafigi Cu dopidan so‘ng ZnO ning wurtzit fazasi saqlanib qolganini va kristallit o‘lchami 61,25 nm dan 56 nm ga tushganini, panjara parametrlarining biroz qisqarganini ko‘rsatadi. SEM tasvirlari sof ZnO ning ko‘proq yarim sharli va bo‘shoq to‘plangan, Cu–ZnO ning esa notekis, plastinkasimon va qo‘pol tuzilishga ega ekanini ko‘rsatadi. XPS grafiklari Cu²⁺, Zn²⁺ va kislorod bo‘shliqlari bilan bog‘liq O 1s signallarini qo‘llab-quvvatlaydi. FTIR spektri Zn–O, Cu–O va yuzaki –OH guruhlarini ko‘rsatadi. CV va DPV grafiklari modifikatsiyalangan elektrodning yalang‘och elektrodga nisbatan kuchliroq signal berganini ochib beradi. pH grafigi optimal pH 5,5 ekanini; skan tezligi grafiklari mexanizmning aralash diffuziya-adsorbsiya boshqaruvli ekanini; DPV kalibrlash grafigi esa nanomolyar darajada yuqori chiziqli sezgirlikni ko‘rsatadi.

Ish oxiridagi sxematik tasvir yalang‘och karbon pasta elektrod va Cu–ZnO modifikatsiyalangan elektrod o‘rtasidagi farqni konseptual tarzda jamlaydi. Yalang‘och CPE yuzasida askorbin kislota bilan o‘zaro ta’sir sust, AA oldindan kontsentratsiyalanishi past va sezgirlik cheklangan ko‘rsatiladi. Cu–ZnO/CPE yuzasida esa grafit, ZnO va Cu bilan doplangan faol markazlar orqali askorbin kislota bilan kuchliroq o‘zaro ta’sir, yuqoriroq oldindan kontsentratsiyalanish va yuqoriroq sezgirlik tasvirlanadi. Bu sxema ishning asosiy mexanizm da’vosini vizual qo‘llab-quvvatlaydi.

Tarixiy nuqtayi nazardan, ushbu ish askorbin kislota tahlilida yalang‘och elektrodlarning cheklovlari va nanomaterial modifikatsiyalar bu cheklovlarni yengish harakatini ifodalaydi. Avvalroq karbon nanotubalar, grafen, palladiy nanoparçachalar, gidroksiapatit-ZnO-Pd, metall oksidlar va turli kompozit elektrodlardan foydalanilgan. Bu ishning hissasi — Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachasini karbon pasta elektrod bilan birlashtirib, keng chiziqli interval va past aniqlash chegarasiga ega platforma ko‘rsatishidir.

Bugungi kunda bunday sensorlar oziq-ovqat sifat nazoratida, vitamin qo‘shimchalarini tekshirishda, ichimliklarda C vitamini miqdorini kuzatishda va tez tahlil talab qilinadigan laboratoriya ishlarida ahamiyatli bo‘lishi mumkin. Ayniqsa arzon, tayyorlash oson va yuqori sezgir elektrodlarga tezkor rutin tahlillar uchun talab yuqori. Kelajak nuqtayi nazaridan esa bu sensor arxitekturasi portativ elektrokimyoviy qurilmalarga, bir martalik sensor formatlariga yoki ko‘p analitni bir vaqtning o‘zida o‘lchovchi platformalarga moslashtirilishi mumkin. Biroq bu kelajak salohiyati ish tomonidan bevosita ko‘rsatilgan tijoriy qurilma muvaffaqiyati emas; qo‘shimcha muhandislik, validatsiya va real dala sinovlari talab etiladi.

Ishning kuchli tomonlari orasida materialning ko‘p bosqichli xarakterizatsiya bilan tasdiqlanishi, elektrod unumdorligining CV va DPV bilan taqqoslanishi, pH va elektrolit optimallashtirilishi, skan tezligi orqali mexanizm baholanishi, past LOD/LOQ qiymatlari, aralashuv sinovi, takrorlanish-qayta ishlab chiqarish-barqarorlik testlari va haqiqiy namunalarda qaytarib olish sinovining berilishi bor.

Cheklovlari ham aniq aytilishi kerak. Ish hakamlikdan o‘tmagan preprintdir. Haqiqiy namuna soni cheklangan va faqat meva sharbati hamda C vitamini tabletkasi ustida ko‘rsatma qilingan. Elektrod ishlab chiqarish karbon pasta asosida bo‘lgani uchun qo‘lda tayyorlash farqlari keng miqyosda unumdorlikka ta’sir qilishi mumkin. Uzoq muddatli barqarorlik atigi 15 kun bilan berilgan. Turli oziq matritsalari xilma-xilligi, dala sharoitlari, qurilma portativligi, seriyali ishlab chiqarish takrorlanuvchanligi va rasmiy sifat nazorati usullari bilan keng qiyoslash bu ishda ko‘rsatilmagan.

Ishning aytgan gapi shuki: Cu–ZnO nanoparçachalar bilan modifikatsiyalangan karbon pasta elektrod laboratoriya sharoitida askorbin kislota elektrokimyoviy aniqlanishida yalang‘och elektrodda nisbatan yuqoriroq tok, pastroq oksidlanish potensiali, keng chiziqli interval, past aniqlash chegarasi, yaxshi selektivlik va real namunalarda qoniqarli qaytarib olish ko‘rsatgan. Ishning aytmagan gapi esa shuki: bu sensor har bir oziq turida, har bir laboratoriya sharoitida, har bir foydalanuvchi bilan va tijoriy miqyosda aynan bir xil unumdorlikni ko‘rsatishi isbotlanmagan. Shuning uchun bu ish kuchli sensor ishlab chiqish qadami sifatida baholanishi kerak; ammo amaliy standartga aylanishi uchun kengroq tasdiqlash zarur.

Tadqiqot usuli va natijalari

Tadqiqot usuli Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalarni sintez qilish, bu nanoparçachalarni karbon pasta elektrod ichiga kiritish, material tuzilishini ko‘p bosqichli xarakterizatsiya usullari bilan tasdiqlash va askorbin kislotani aniqlash uchun elektrokimyoviy unumdorlikni optimallashtirishga asoslanadi.

Tadqiqotning umumiy oqimi:

Sintez sharoitlari:

• Zn manbai: Zn(CH₃COO)₂·2H₂O.
• Cu manbai: Cu(CH₃COO)₂·H₂O.
• Erituvchi muhit: 25 mL etanol + 75 mL distillangan suv.
• Aralashtirish harorati: 80°C.
• Aralashtirish tezligi: 500 rpm.
• Aralashtirish vaqti: 2 soat.
• Ishqoriy eritma: 4 g NaOH / 250 mL distillangan suv.
• Maqsad pH: 9.
• Sentrifuga: 5000 rpm, 10 daqiqa.
• Quritish: 60°C, bir kecha davomida.
• Kalsinatsiya: 400°C, 2 soat 30 daqiqa.

Elektrod tayyorlash:

XRD natijalari:

XRD hisoblarida qo‘llangan formulalar:

\[ D = \frac{K\lambda}{\beta \cos\theta} \]

\[ n\lambda = 2d\sin\theta \]

\[ \frac{1}{d^2} = \frac{4}{3}\left[\frac{h^2+hk+k^2}{a^2}\right] + \frac{l^2}{c^2} \]

Bu formulalar mos ravishda kristallit o‘lchami, tekisliklar orasidagi masofa va geksagonal panjara parametrlarini aniqlashda ishlatilgan.

SEM natijalari:

• Sof ZnO yarim sharli zarrachalar va o‘rtacha aglomeratsiya ko‘rsatgan.
• Cu–ZnO notekis, plastinkasimon/yaltirashgan va zichroq aglomeratsiyalangan tuzilmalar namoyon etgan.
• Cu–ZnO yuzasi yanada qo‘pol va qirra zichligi yuqoriroq deb talqin qilingan.
• Bu morfologiya ko‘proq elektrofaol yuza va yaxshiroq interfeys zaryad uzatilishini ta’minlashi mumkin.

XPS natijalari:

FTIR natijalari:

Elektrokimyoviy unumdorlik taqqoslanishi:

Optimal elektrokimyoviy sharoitlar:

• Yordamchi elektrolit: 0,1 M fosfat buferi.
• Optimal pH: 5,5.
• Askorbin kislota oksidlanishi: ikki elektron va ikki protonli jarayon sifatida talqin qilingan.
• Skan tezligi oralig‘i: 50–400 mV s^-1.
• Log I_p–log v qiyaligi: 0,56.
• Mekanizm: aralash adsorbsiya–diffuziya boshqaruvli oksidlanish.

Askorbin kislota oksidlanishi:

\[ AA \rightarrow DHA + 2H^+ + 2e^- \]

Bu yerda askorbin kislota elektrod yuzasida elektron va proton berib dehidroaskorbin kislotaga aylanadi. Sensor o‘lchagan tok ana shu elektron uzatishning analitik signalidir.

DPV kalibrlash va sezgirlik:

LOD va LOQ formulalari:

\[ LOD = \frac{3.3 \times \sigma_b}{m} \]

\[ LOQ = \frac{10 \times \sigma_b}{m} \]

Bu formulalarda \(\sigma_b\) bo‘sh signal standart og‘ishini, \(m\) kalibrlash qiyaligini bildiradi.

Selektivlik va aralashuv natijalari:

• Aralashuv beruvchi turlar askorbin kislotaga nisbatan 4:1 nisbatda sinovdan o‘tkazilgan.
• Glikoz, fruktoza, L-tirozin, D-glikoz, kalsiy xlorid, kaliy xlorid va magniy xlorid kabi turlar baholangan.
• Barcha aralashuv beruvchi turlar askorbin kislota signalida 5% dan kam og‘ishga sabab bo‘lgan.
• Bu natija sensorning oziq matritsasi ichida selektiv o‘lchov potentsialini qo‘llab-quvvatlaydi.

Takrorlanish, qayta ishlab chiqarish va barqarorlik:

Haqiqiy namuna tahlili:

Rasm va grafiklarning ma’nosi:

• XRD grafigi, Cu dopidan so‘ng ZnO ning wurtzit fazasi saqlanganini, kristallit o‘lchami 61,25 nm dan 56 nm ga tushganini va panjara parametrlarining biroz qisqarganini ko‘rsatadi.
• SEM tasvirlari, sof ZnO ko‘proq yarim sharli va bo‘shoq to‘plangan, Cu–ZnO esa notekis, plastinkasimon va qo‘pol tuzilmaga ega ekanini ko‘rsatadi.
• XPS spektrlari, Cu²⁺, Zn²⁺ va kislorod bo‘shliqlari bilan bog‘liq signallarni ko‘rsatib, Cu ning ZnO tizimi bilan o‘zaro ta’sirini qo‘llab-quvvatlaydi.
• FTIR spektri, Zn–O, Cu–O va yuzaki –OH guruhlarini ko‘rsatadi.
• CV va DPV taqqoslash grafiklari, Cu–ZnO/CPE yalang‘och elektrodda nisbatan askorbin kislota oksidlanish tokini oshirganini va potensialni pastroq qiymatga siljitganini ko‘rsatadi.
• Elektrolit tanlovi grafigi, fosfat buferi boshqa buferlarga nisbatan aniqroq va yuqoriroq pik toki berganini ko‘rsatadi.
• pH optimallashtirish grafigi, eng yuqori tok pH 5,5 da olinganini va potensial-pH aloqasi ikki proton/ikki elektron jarayonini qo‘llab-quvvatlashini ko‘rsatadi.
• Skan tezligi grafiklari, askorbin kislota oksidlanishi aralash diffuziya-adsorbsiya boshqaruvli ekanini qo‘llab-quvvatlaydi.
• DPV kalibrlash grafigi, 20 nM–100 µM oralig‘ida yuqori chiziqli javobni ko‘rsatadi.
• Aralashuv grafigi, sinovdan o‘tkazilgan aralashuv beruvchi turlar signalni 5% dan kam o‘zgartirganini ko‘rsatadi.
• Takrorlanish, qayta ishlab chiqarish va barqarorlik grafiklari, sensor amaliy foydalanish uchun barqaror javob berishini qo‘llab-quvvatlaydi.
• Yakuniy sxematik tasvir, yalang‘och karbon pasta elektrod bilan Cu–ZnO modifikatsiyalangan elektrod o‘rtasidagi farqni tushuntirib, Cu–ZnO yuzasida askorbin kislota tortilishi va sezgirlik oshishini ifodalaydi.

Umumiy texnik natija: Cu–ZnO nanoparçachalar bilan modifikatsiyalangan karbon pasta elektrod askorbin kislota oksidlanishini tezlashtirgan, tok signalini oshirgan, aniqlash chegarasini nanomolyar darajaga tushirgan va meva sharbati hamda C vitamini tabletkasi kabi haqiqiy namunalarda qoniqarli qaytarib olish ko‘rsatgan.

Manba va usul izohi

Ushbu maqola Genet Nurga, Tesfu Hailu, Tesfaye Eshete, Abi Taddesse Mengesha, Getachew Adam Workneh va Dejene Ayele Tessema tomonidan tayyorlangan “Cu-doped ZnO nanoparticle-modified electrode for sensitive electrochemical detection of ascorbic acid in food samples” nomli ishga tayangan holda tayyorlangan. Tadqiqot Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalar bilan modifikatsiyalangan karbon pasta elektrodning askorbin kislotani aniqlashdagi elektrokimyoviy unumdorligini o‘rganadi.

Manba turi SSRN’da e’lon qilingan preprint tadqiqot maqolasi hisoblanadi. Matnda ochiq ravishda “This preprint research paper has not been peer reviewed” jumlasi borligi sababli ish hakamlikdan o‘tmagan. Shu bois topilmalar hakamlangan yakuniy nashr sifatida emas, balki laboratoriya asosidagi sensor ishlab chiqish ishi sifatida baholanishi kerak.

Ushbu kontentda sintez usuli, elektrod tayyorlash protsedurasi, XRD, SEM, XPS, FTIR, CV, DPV, pH optimallashtirish, skan tezligi tahlili, kalibrlash, LOD/LOQ hisoblari, aralashuv testlari, takrorlanish, qayta ishlab chiqarish, stabilitet va haqiqiy namuna qaytarib olish natijalari asos qilib olindi. PDF’da mavjud bo‘lmagan tijoriy qurilma muvaffaqiyati, dala qo‘llanilishi kafolati, rasmiy sifat nazorati standarti sifatida tasdiqlangani, har bir oziq matritsasida bir xil unumdorlik berishi yoki inson salomatligiga bevosita klinik ta’sir ko‘rsatishi kabi da’volar qo‘shilmadi.

Ishning eng muhim cheklovlari — hakamlikdan o‘tmaganligi, haqiqiy namuna sonining cheklanganligi, elektrod ishlab chiqarishining karbon pasta asosidagi qo‘lda tayyorlashga bog‘liqligi, uzoq muddatli barqarorlikning faqat 15 kun bilan baholanganligi va juda turli oziq matritsalarida keng qamrovli tasdiqlash o‘tkazilmaganidir. Bundan tashqari sensor laboratoriya sharoitida sinovdan o‘tgan; uni portativ dala qurilmasiga aylantirish uchun qo‘shimcha qurilma integratsiyasi, foydalanuvchilar o‘rtasida qayta sinovlar, uzoq davomli barqarorlik va keng namuna validatsiyasi talab etiladi.

Natijalar Cu bilan doplangan ZnO nanoparçachalar askorbin kislota uchun sezgir elektrokimyoviy sensor ishlab chiqishda kuchli modifikatsiyalovchi material bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi. Biroq bu natijalar ish sharoitlari va ishlatilgan namunalar bilan cheklangan holda o‘qilishi kerak; haqiqiy qo‘llash qarorlari uchun kengroq, mustaqil va hakamlangan tasdiq ishlari bilan qo‘llab-quvvatlanishi lozim.