Vesi on nanoosakeste metallist

Vesi on dipoli (yläkoulu) (Aprill 2019).

Anonim

Kui ostate midagi kosmeetikast värvi päikesekaitsetoodetesse, on tõenäoline, et see sisaldab insenergeelseid nanoosakesi. Nanoosakeste materjalidel on omadused, mis muudavad tooteid pöördeliselt - meditsiinist kuni põllumajanduse ja elektroonikakaupade juurde. Kuid lõpuks jõuavad nanoosakesed looduslikku keskkonda. Nende ohutuks kasutamiseks ja nende täieliku potentsiaali kasutamiseks peame teadma, kuidas nad reaalsetes keskkondades käituvad, ja kui see käitumine toob kaasa soovimatuid tagajärgi.

Carnegie Melloni ülikooli tsiviil- ja keskkonnatehnoloogia professor Greg Lowry uurib, kuidas nanopartiklid käituvad ja mõjutavad keskkonda. Üks viis teadlased on uurinud nanoosakeste saatust, jälgides kuldseid nanoosakesi, sest need on stabiilsed ja hõlpsasti leitavad, või arvasid teadlased.

Hiljuti on Lowry ja doktorantuurianalüütik Astrid Avellan teinud läbimurde avastuse: kuldsed nanoosakesed tegelikult lahustuvad mageveekeskkonnas, kui nad puutuvad kokku vee-taimedel leitud mürroorganismidega. Lahustumisprotsessi käigus vabanevad kuldsed ioonid, mis käituvad nanoosakestest erinevalt ja võivad olla mürgised mõnedele mikroorganismidele. Uuringus ei mõõdetud mürgisust, see ei tähenda, et kuldsed nanoosakesed on kahjulikud, selle asemel saavad teadlased neid teadmisi parema nanomaterjalide kujundamisel paremini mõista oma käitumist bioloogiliselt aktiivses keskkonnas. Nende leidud avaldati looduse nanotehnoloogias.

"See uuring on avanud meie silmad taimede ja taimede mikrobiomaa olulisuse suhtes, et määrata kindlaks kujunenud nanomaterjalide saatus mageveekeskkonnas, " ütles Lowry. "Need taimed ja biofilmid on üldiselt nanomaterjalide jaoks olulised valamud ja on põnev uurimisruum."

Meeskond otsis täpselt seda, mis selle ümberkujundamise põhjustab ja kuidas see kiiresti toimub. Nad viivad läbi testid, mida nimetatakse mesocosm-kontrollitud looduslikuks mageveekeskkonnaks. Duke'i ülikooli nanotehnoloogia keskkonnamõjude keskuses asuvas mesokosmas on pinnas, setted, vesi, taimed, putukad, kalad ja mikroorganismid, mis tavaliselt elavad nendes looduslikes keskkondades. Avellan ja uurimisrühm vabastavad kulda nanoosakesed mesokosmi vette väga väikestes kogustes igal nädalal, et jäljendada pikaajalisi väikese annuse sisendeid, mida oodatakse nanomaterjalide kasutamisest. Nad tahavad näha, kuidas nanoosakesed käituksid keerulises, bioloogiliselt aktiivses ökosüsteemis. Pärast kuut kuud leidsid nad, et 70% kullast akumuleerub veetaimedega ja et kõik kuldsed nanoosakesed on lahustunud ja muudetud muudeks kullavormideks. Kui nad lähemalt tutvusid biofilmi või kleepuva ainega, mis koosnes taimedest leitud bakteritest ja mikroorganismidest, leidsid nad, et mikroorganismid vabastasid tsüaniidi, mis interakteerub kulla nanoosakestega. Kuldsed nanoosakesed on lahustunud (või ioniseeritud) ja moodustasid kuld-tsüaniidi koos teiste taimede jäänud kullakompleksidega.

Nanoosakesed on aatomite agregaadid, mis moodustavad osakesi vahemikus 1 kuni 100 nanomeetrit või ühe kuni ühe tuhandiku inimese juukse paksusest. Nende suurus annab uued omadused, millest saavad kasu paljud rakendused: nad võiksid vesi paremini puhastada, nad saaksid haavale tappa, võiksid nad luua tugevamaid, kuid kergemaid materjale.

"Leidsime, et kuld kogus veetlevates taimedes hullumeelseid, mis ei olnud see, mida me ootasime, " ütles Astrid Avellan. "Nii et me kaevasime selle ja leidisime, et nende taimedega on seotud kuld, aga see ei olnud enam nanoosakeste kujul."

See on suur läbimurre, kuna kuldnanoosakesed peeti stabiilseks materjaliks ning neid on sageli kasutatud märgistina, et mõista, kuidas nanomaterjalid käituvad - kui leiad nanoosakesed, siis teate, kus nanoosakesed koguneda. Selle dokumendi järeldused viitavad sellele, et isegi suhteliselt inertsed metalli nanoosakesed, nagu kuld, võivad tegelikult lahustuda, kui nad suudavad biokilega vesikeskkonnas kokku puutuda.

"Nanomaterjalide ja fütobioomi vastasmõju võib põllumajandusest kasu saada, " ütles Lowry. "Uuringute kogukond hakkab hakkama ainult mõistma phtoobiomi rolli taime produktiivsuses. See uuring näitab võimalust kavandada nanomaterjale, mis töötavad koos fütobiootikuga, et parandada taimede tootlikkust. Edukas sekkumises põllumajanduses tuleb kaaluda, kuidas töötada sünergiliselt koos loodus. "

Kuigi kulla ümberkujunemise mõju tuleb uurida rohkem, on võimalik, et see võib olla toksiline mõnele organismile. Ioonid võivad liikuda kiiremini ja kaugemal kui nanoosakesed, mis jaotuvad organismis ja keskkonnas erinevalt. Hea uudis on see, et nüüd on teadlased avastanud, kuidas ja miks nad lahustuvad, et saaksime olla nutikad nanoosakeste edaspidiste kasutusalade ja rakenduste kohta, isegi kasu seda nähtust.

"Nüüd teame, miks ja millistel tingimustel kulla nanoosakesed lahustuvad, " ütles Avellan. "Nii et saame neid teadmisi kasutada ja kasutada seda parema materjali kujundamiseks."

menu
menu