Наноочищение воды и почвы

08.08.2015

Химические загрязнители часто оказываются трудноуловимыми и трудноуничтожимыми - молекулы многих пестицидов и, например, бисфенола А, используемого в производстве пластмасс, в обычных условиях весьма устойчивы к разложению, так что очистка вод и почв от таких веществ становится весьма недешевым и долгим делом: ведь здесь нужно как-то выловить загрязнители из среды, чтобы потом уничтожить их специальными методами.

Исследователи из Массачусетского технологического института создали особые наночастицы, которые могут весьма упростить борьбу с такими загрязнителями. Фердинанд Брандл (Ferdinand Brandl), Николя Бертран (Nicolas Bertrand) и их коллеги синтезировали полимерное вещество из полиэтиленгликоля и полиактовой кислоты - первый входит в состав глазных капель, зубных паст, слабительных средств и т. д., и, следовательно, безвреден, а вторая служит одним из основных компонентов биоразлагаемого пластика. Наночастицы из такого полимера состоят из гидрофобного ядра и гидрофильной оболочки; благодаря молекулярным силам гидрофобные загрязнители, стараясь добраться до внутреннего слоя наночастицы, будут прилипать к ее поверхности.

Но в таком виде загрязнитель так и будет пребывать в растворе, пусть и прилипнув к наночастицам. Фокус же в том, что полимер, из которого сделаны частицы, разрушается под действием ультрафиолета так, что гидрофильная оболочка исчезает, а гидрофобное ядро разворачивается, "взрывается" - его больше не стабилизирует гидрофильная оболочка, которая благодаря взаимодействию с водой удерживала внутренности частицы в компактном состоянии. Развернутые частицы с налипшими молекулами загрязнителя слипаются друг с другом, и в результате получается довольно крупный надмолекулярный агрегат. Только в отличие от отдельных вредных молекул и отдельных частиц такие агрегаты легко собрать: их можно осадить центрифугированием или, например, просто отфильтровать.

С помощью таких наночастиц ученым удалось очистить растворы, содержащие фталаты и бисфенол А, которые вмешиваются в пути гормональных сигналов; также частицы оказались эффективны при очистке почвы от ароматических полициклических углеводородов, которые образуются при неполном сжигании различных видов топлива и которые, как известно, могут быть сильным канцерогенами. Обратно в наночастицу развернувшийся полимер сложиться не может, а если по какой-то причине полимерный микрокомок не осядет и не отфильтруется, то, сделанный из биоразлагаемого материала, со временем разрушится сам, то есть никакого прибавочного загрязнения не будет.

Огромный плюс метода - в его простоте: вещество наночастиц синтезируется при комнатной температуре, модифицировать их никак не надо (вещества из раствора они выхватывают неспецифично и годятся для любых гидрофобных химикатов), очистка происходит без сложных многоступенчатых процедур.

Кроме того, достаточно большое соотношение площади поверхности к объему позволяет на небольшое количество наночастиц поймать много вредных молекул. По первоначальной мысли авторов работы, такие частицы должны были доставлять лекарство к раковым клеткам, однако камнем преткновения стала необходимость ультрафиолета, который, во-первых, плохо проходит сквозь кожу, во-вторых, повреждает ДНК в тех клетках, в том числе и здоровых, до которых он все-таки дошел.

И все же метод может найти применение не только в очистке окружающей среды от загрязнителей, но и в медицине, фармакологии, аналитической химии и даже в пищевой промышленности: например, с помощью разворачивающихся и слипающихся наночастиц можно удалять кофеин при приготовлении декофеинизированного кофе.

<< Назад: Умная крышка молочного пакета 08.08.2015

>> Вперед: Микрочипы 3D TLC NAND 32 Гбайт 07.08.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Не вся растительная пища полезна для психики 10.09.2026

Растительная пища традиционно считается одной из основ здорового рациона, поэтому специалисты по питанию обычно рекомендуют чаще включать в меню овощи, фрукты, цельнозерновые продукты и другие продукты растительного происхождения. Однако важна не только принадлежность пищи к растительной категории, но и способ ее обработки, количество сахара и другие характеристики рациона. Исследование иранских ученых показывает, что разные варианты растительного питания могут по-разному отражаться на психологическом состоянии человека. К такому выводу пришли исследователи из Исфаханского университета медицинских наук. Они изучали взаимосвязь между характером питания и эмоциональным состоянием взрослых людей, уделяя особое внимание симптомам депрессии и тревожности. Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS One. При этом специалисты не утверждали, что отдельные продукты непосредственно вызывают депрессию: речь шла о статистической связи между определенными пищевыми привычками и сос ...>>

Подвесной робот Stringman для уборки комнаты 10.09.2026

Домашняя робототехника в основном развивается вокруг двух привычных направлений: роботов-пылесосов и многофункциональных гуманоидных машин. Но далеко не все задачи требуют колесной платформы или сложного человекоподобного механизма. Инженер Натаниэль Нифонг (Nathaniel Nifong), основатель стартапа Newfangled, предложил необычную альтернативу - подвесного робота Stringman, способного перемещаться над полом и самостоятельно собирать разбросанные предметы. Вместо того чтобы передвигаться по поверхности помещения, Stringman использует принцип, знакомый по тросовым системам камер Spidercam, применяемым на стадионах. В четырех верхних углах комнаты устанавливаются натяжные блоки, от которых к центральному рабочему модулю идут тонкие, но прочные тросы. Изменяя их натяжение, система может перемещать манипулятор практически в любую точку обслуживаемого пространства. Такое решение позволяет обойти некоторые ограничения традиционных роботов на колесах. Подвесной механизм не сталкивается с пр ...>>

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Парашют для целого самолета 07.12.2002 Парашюты самолетов, правда, только для маленьких легких аэропланов, выпускает американская фирма BRS. Обстоятельства, когда самолету может понадобиться парашют, могут быть самыми разными. Например, столкновение в воздухе двух легких самолетов, потеря управления, сердечный приступ у пилота, отказ двигателя над местностью, абсолютно непригодной для нормальной посадки, или ночью, когда невозможно выбрать подходящее место... В случае опасности пилот или пассажир нажимает рукоятку, и ракета вытягивает парашют из упаковки, закрепленной вверху фюзеляжа. Самолет плавно опускается на землю. Самая крупная из выпускаемых моделей имеет зонтик диаметром 17 метров, весит 27 килограммов и способна спасти самолет общим весом 1,5 тонны (но стропы выдерживают на разрыв и 6 тонн). Спасение может производиться на скорости до 250 километров в час. По утверждению изготовителя, толчок при приземлении оказывается в три раза слабее, чем может, согласно данным медицины, выдержать человек. К настоящему времени парашюты фирмы спасли около двухсот жизней.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026