تصفیه آلودگی‌های آب با استفاده از میکروموتور حاوی نانو‌ذرات

محققان موسسه ماکس پلانک با استفاده از نانوذرات آهن، میکروموتوری ساختند که قادر است در حضور پراکسید هیدروژن حرکت کند. در اثر واکنش پراکسید هیدروژن با نانوذرات آهن، رادیکال OH ایجاد می‌شود که موجب از بین رفتن آلودگی‌های آب می‌شود.

از آنجایی که میکرو و نانوموتورها کاربردهای متعددی نظیر رهاسازی دارویی، حسگرهای زیستی و پمپ‌کردن سیالات دارند، ساخت آنها در حوزه فناوری‌نانو از اولویت بالایی برخوردار است. در این میان موتورهای نانو و میکرومقیاس توجه زیادی را به خود جلب کرده است؛ موتورهایی که انرژی مورد نیازشان را از طریق واکنش شیمیایی تامین می‌کنند.
پژوهشگران آلمانی موفق به ساخت میکروموتوری شدند که قادر به از بین بردن آلاینده‌های آلی در فاز محلول است. پیش از این، گروه‌های مختلفی تلاش کردند تا از نانوموتورهای کاتالیستی در حوزه پزشکی استفاده کنند اما به دلیل سمی بودن سوخت مورد نیاز در این موتورها، استفاده آنها محدود شده بود. برای حل این مشکل پژوهشگران موسسه ماکس پلانک به رهبری ساموئل سانچز میکروموتوری ساختند که قادر به زدودن آلاینده‌ها از محلول است. این گروه از واکنش شیمیایی برای تامین انرژی این میکروموتور استفاده کردند.
سانچز می‌گوید: میکروموتوری که ما طراحی کردیم از طریق فرآیند فنتون، ترکیبات آلی را اکسید کرده و با این کار انرژی مورد نیاز خود را تامین می‌کند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان "Self-Propelled Micromotors for Cleaning Polluted Water" در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است. در این مقاله پژوهشگران ثابت کردند که با استفاده از فرآیند اکسیداسیون، فنتون می‌توان بدون اعمال انرژی خارجی این میکروموتور را حرکت داد و در عین حال آلودگی‌های موجود در محلول را از بین برد.
سانچز می‌افزاید: این میکروموتور را می‌توان با مغناطیس دوباره احیاء کرد و مجددا مورد استفاده قرار داد. این گروه تحقیقاتی برای ساخت این میکروموتور از نانوذرات آهن به ابعاد 20 تا 200 نانومتر استفاده کردند که لایه خارجی آن با استفاده از یک لایه پلاتین پوشانده شده‌است. پراکسید هیدروژن، سطح آهن موجود در این میکروموتور را اکسید می‌کند در این واکنش رادیکال OH ایجاد می‌شود؛ این رادیکال آلاینده‌های آب را از بین می‌برد. اکسیژن تولید شده از این واکنش نیز به‌عنوان سوخت برای حرکت میکروموتور استفاده می‌شود.
این پروژه نشان داد که می‌توان از میکروموتورها برای تصفیه آب استفاده کرد به طوری که پراکسید هیدروژن نه تنها مشکلی برای تصفیه آب ایجاد نکرده بلکه به‌عنوان عامل کمکی به این فرآیند کمک می‌کند. هدف این گروه تحقیقاتی آن است که سیستم تصفیه‌ای خودکاری ایجاد کنند که بدون نیاز به اعمال انرژی خارجی بتواند با سرعت بالا آب را تصفیه کند.