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:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Таяние ледников в Швейцарских Альпах признали беспрецедентным 15.10.2019 Швейцарские ледники за последние пять лет потеряли десятую часть своей массы. Такая скорость таяния является беспрецедентной за всю историю наблюдений. В ходе последнего исследования ученые измерили высоту и объем двадцати ледников. Результаты показали, что в летние месяцы они тают так интенсивно, что не успевают компенсировать потери во время зимних снегопадов. Так, в апреле-мае 2019 года снежный покров на ледниках был на 20-40% выше обычного, а в июне в некоторых местах достигал шести метров. Но все изменилось после двух продолжительных волн сильной жары. Всего за четыре недели ледники выпустили столько воды, сколько все жители страны потребляют за год. Толстый слой снега быстро исчез, а таяние продолжалось до начала сентября. "Это означает, что за последние 12 месяцев было потеряно около двух процентов от общего объема ледников Швейцарии", - пояснили члены комиссии. Доклад был опубликован всего через месяц после условных "похорон" ледника Пизоль. Около 250 человек прошли траурным маршем по склону одноименной горы, где находилась ледниковая масса. Пизоль стал одним из 500 ледников, исчезнувших в Швейцарских Альпах с начала ХХ века. Недавнее исследование показало, что примерно 90% из четырех тысяч оставшихся альпийских снежных шапок могут полностью растаять к концу текущего столетия, если объемы парниковых газов не удастся сократить.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026