Российские учёные создали высокотехнологичный фильтр для воды: на базе наночастиц золота и графеновых квантовых точек
Российские исследователи и их коллеги из Тайваньского национального университета науки и технологий разработали материал на базе наночастиц золота и графеновых квантовых точек, способный эффективно и быстро очищать воду от микробов и токсинов. Об этом сообщили в московском Физтехе (МФТИ).
«Знание точных характеристик материала позволило нам создать композит из квантовых точек и наночастиц золота и применить его в различных фильтрах, используемых как для очистки воды от примесей, так и для определения белков в крови», — заявила руководитель лаборатории наноуглеродных материалов МФТИ (Долгопрудный) Елена Образцова.
Квантовые точки представляют собой полупроводниковые наночастицы, чьи размеры и форма подобраны таким образом, что они ведут себя как искусственный атом. Этот рукотворный атом способен взаимодействовать с волнами света, поглощать их и преобразовать в другие формы колебаний.
Исследователи из России и их тайваньские коллеги приспособили квантовые точки, изготовленные из наночастиц графена, для создания очень эффективных систем очистки воды. Как отмечают учёные, созданный ими материал при этом способен выявлять даже самые незаметные следы определённых ионов и биологических молекул, которые присутствуют в очищаемой жидкости.
Разработка исследователей представляет собой пористый полимерный композитный материал, по толще которого очень равномерно распределены квантовые точки и наночастицы золота. Учёным удалось добиться этого при помощи созданной в Китае технологии плазменного производства наноструктур из графена и золота, которая позволяет быстро и недорого получать квантовые точки и наночастицы из дешёвого сырья — полисахарида хитозана и растворов солей золота.
Эти наноструктуры учёные поместили внутрь пористого полимера, который активно пропускает через себя воду, но при этом не мешает квантовым точкам и частицам золота взаимодействовать со светом и присутствующими в воде ионами тяжёлых металлов и биологическими молекулами. Реакции между этими веществами и наноструктурами приводят к уничтожению токсинов и микробов, а также позволяют выявлять присутствие ионов свинца, ртути и других опасных элементов в воде по тому, как меняется свечение квантовых точек.
Работу нескольких прототипов систем очистки воды на базе нового композита учёные проверили на растворах различных красителей и солей тяжёлых металлов. Оказалось, что высокотехнологичный фильтр очень быстро разлагал органические молекулы и фиксировал даже небольшие следы присутствия солей ртути в воде. В среднем каждый килограмм этого материала способен ежедневно очищать около 2,8 т воды.
Созданный исследователями материал и готовые устройства на его базе, как полагают создатели, позволит улучшить доступ к питьевой воде в тех регионах мира, где сейчас наблюдаются проблемы с её качеством.