Een zwerm van honderdduizenden kleine microbots, elk van hen smaller dan een mensenhaar, kunnen ingezet worden om toxische zware metalen te absorberen in industrieel afvalwater, en deze te verwijderen.
De onderzoekers ondervonden dat de kleine bots in een uur tijd tot 95% van het lood konden verwijderen uit bevuild water. De microbots kunnen verschillende keren hergebruikt worden en vormen daarom een interessant alternatief voor de huidige methoden om water te reinigen.
Ze deelden hun bevindingen in een recente oplage van Nano Letters.
“Dit werk is een stap richting de ontwikkeling van slimme saneringssystemen waar we ons kunnen richten om sporen van verontreinigende stoffen te verwijderen zonder een extra aan verontreiniging te produceren,” vertelde co-auteur Samuel Sanchez.
Verontreiniging van zware metalen in water is een veel voorkomend probleem als gevolg van industriële activiteiten, inclusief de vervaardiging van batterijen en elektronica, alsook mijnbouw en galvanisatie (het bedekken van metaal).
Deze activiteiten produceren metalen zoals lood, arseen, kwik, cadmium en chroom, dat een veiligheidsrisico vormen voor het milieu en tal van levende organismen.
Deze nieuwe wetenschappelijke attractie, buisvormige microbots met drie functionele lagen, kunnen helpen om het lood weg te nemen.
De buitenste laag van het GO (grafeen oxide) absorbeert het lood uit het water.
De middelste laag, uit nikkel, maakt de bots ferromagnetisch zodat de bewegingsrichting kan worden bepaald door een extern magnetisch veld.
De binnenste laag, uit platina, geeft de microbots dan weer het vermogen om zichzelf voort te kunnen bewegen door het water.
Wanneer waterstofperoxide wordt toegevoegd aan het afvalwater, ontleedt het platina waterstofperoxide tot microbellen uit water en zuurstof en het uitwerpen van deze microbellen vanaf de achterkant van de microbots stuwt hen naar voren.
Wanneer de microbots klaar zijn met het adsorberen van lood kan een magnetisch veld ingeschakeld worden om ze allemaal uit het water te verzamelen.
Dan kunnen de microbots behandeld worden in een zure oplossing om de loodionen te verwijderen en kunnen ze later opnieuw worden ingezet voor het saneren van lood.
“Dit is een nieuwe toepassing van slimme nanoapparatuur voor milieu-applicaties”, zegt Sanchez.
Zelfaangedreven nanomachines die zware metalen kunnen opnemen uit vervuilde oplossingen, dat transporteren naar plaatsen en kunnen vrijlaten, – om de ‘loop’ te sluiten -, dat is een proof-of-concept in de richting van industriële toepassingen.”
In de toekomst zouden de microbots zelfs gecontroleerd kunnen worden door een geautomatiseerd systeem dat magnetisch de zwerm begeleidt om verschillende taken te volbrengen.
“We zijn van plan om de microbots uit te breiden naar andere verontreinigingen, en de fabricage kosten te verminderen en hen in massa te produceren,” zei Sanchez.
De combinatie van zelfaangedreven robots met functionele lagen opent de deuren voor dergelijke ontwerpen die toepassingen kunnen vinden in allerlei gebieden, met inbegrip van afgifte van geneesmiddelen of metingen.
Deze nieuwe nanobots zijn de eerste van slimme nano-apparaten die gericht zijn op ecologische toepassingen.
Bekijk de video
Bron: Phys.org
Foto: Vilela