Графеновые микроботы могут очистить воду от токсичных соединений и тяжелых металлов - «Наука и технологии»

Многие из процессов, используемых людьми в настоящее время, являются источниками загрязнения окружающей среды. При производстве солнечных и аккумуляторных батарей, электронных устройств и многого другого в воду и почву выбрасывается достаточно большое количество тяжелых металлов, таких, как свинец, мышьяк, ртуть, кадмий и хром, которые образуют соединения, неблагоприятные, а зачастую и опасные для жизни человека. Очистка сточных вод от тяжелых металлов является делом сложным и дорогостоящим, и достаточно большое количество промышленных предприятий зачастую просто пренебрегает проблемами защиты окружающей среды.

Помочь справиться с проблемой загрязнения среды тяжелыми металлами могут крошечные микроботы, изготовленные из графена. Эти крошечные устройства были созданы группой исследователей из Института интеллектуальных систем Макса Планка (Max-Planck Institute for Intelligent Systems), Штутгарт, Германия, и они уже продемонстрировали, что им по силам убрать из воды 95 процентов свинца всего за один час времени.

Размер каждого микробота меньше, чем толщина человеческого волоса. Они способны работать группами большой численности и могут использоваться много раз, проходя через процедуру химической очистки, что существенно снижает стоимость их использования.

"Наша работа является шагом к созданию "умной" системы очистки, которая может удалить загрязнения из окружающей среды, не создавая, в отличие от других систем, дополнительного загрязнения" - рассказывает Самуэль Санчес (Samuel Sanchez), один из членов исследовательской группы.

Роботы способны функционировать в окружающей среде благодаря их многослойному строению. Внешний слой микробота состоит из графена, который привлекает и захватывает ионы любых тяжелых металлов, присутствующих в окружающей среде и которые входят в контакт с поверхностью. Средний слой изготовлен из никеля, металла, обладающего магнитными свойствами, что позволяет управлять "роем" таких микроботов при помощи единого внешнего магнитного поля. С внутренней стороны никелевый цилиндр имеет напыление платины, которая выступает в роли двигателя, обеспечивающего реактивную тягу, толкающую микробота вперед.

Тяга вырабатывается, когда перекись водорода, добавленная к очищаемой воде, начинает распадаться на воду и кислород под воздействием платинового катализатора. Вырывающиеся в отверстие пузырьки толкают микробота вперед, а изменяя параметры внешнего магнитного поля, можно управлять направлением и скоростью движения группы микроботов с достаточно высокой точностью.

В настоящее время первые микроботы способны эффективно удалять из воды только свинец, но исследователи уже работают над расширением их возможностей к связыванию ионов других тяжелых металлов и токсичных химических соединений. Параллельно с этим ведется разработка технологии, которая позволит производить таких микроботов в больших количествах, после чего уже можно будет начинать процесс их практического применения.