ענייני מים חלקיקי מתכת

Anonim

כאשר אתה רוכש משהו איפור לצייר כדי sunscreen, רוב הסיכויים שהוא מכיל חלקיקים מהונדסים. חומרים אלה ננו יש תכונות המהפכני מוצרים, מ רפואה לחקלאות כדי אלקטרוניקה. אבל בסופו של דבר, אלה חלקיקים יגיעו לסביבות טבעיות. כדי להשתמש בהם בבטחה ולפוטנציאל המלא שלהם, עלינו לדעת כיצד הם מתנהגים בסביבות אמיתיות - ואם התנהגות זו מובילה לכל תוצאה בלתי מכוונת.

גרג לורי, פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית באוניברסיטת קרנגי מלון, לומד כיצד חלקיקים מתנהגים ומשפיעים על הסביבה. דרך אחת החוקרים חוקרים גורל nanoparticle היא על ידי מעקב אחר חלקיקי זהב, כי הם יציבים וקלים למצוא, כך חשבו החוקרים.

לאחרונה, לורי ו פוסט-דוקטורט חוקר אסטריד Avellan עשו גילוי פריצת דרך: חלקיקי זהב למעשה להתמוסס בסביבות מים מתוקים, כאשר הם באים במגע עם mircororganism נמצא על צמחים ימיים. במהלך תהליך המסה, יונים זהב משוחררים, אשר יתנהגו אחרת מן חלקיקים יכול להיות רעיל כמה מיקרואורגניזמים. המחקר לא למדוד רעילות ולכן זה לא אומר חלקיקי זהב מזיקים במקום, על ידי הבנה טובה יותר של התנהגותם בסביבות פעילות ביולוגית, המדענים יכולים בסופו של דבר להשתמש בידע זה כדי לעצב ננו טוב יותר. ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת Nature Nanotechnology.

"מחקר זה פתח את עינינו לחשיבות של צמחים ואת microbiome צמח בקביעת גורל של ננו מהונדסים בסביבות מים מתוקים, " אמר לורי. "צמחים אלה, biofilms בכלל, כיורים חשובים עבור ננו והם תא מרתק ללמוד."

הצוות בדק בדיוק מה גורם לשינוי הזה ובאיזו מהירות הוא מתרחש. הם ניהלו את המבחנים שלהם במה שנקרא מסוקוסמוס - סביבה מבוקרת טבעית מתוקים. The mesocosm, שוכן במרכז השלכות סביבתיות של NanoTechnology באוניברסיטת דיוק, מכיל אדמה, משקעים, מים, צמחים, חרקים, דגים, מיקרואורגניזמים כי בדרך כלל לחיות בסביבות טבעיות אלה. Avellan וצוות המחקר שפורסמו חלקיקי זהב לתוך המים mesocosm בכמויות נמוכות מדי כל שבוע לחקות לטווח ארוך, מינון נמוך תשומות צפוי משימושים ננו. הם רצו לראות כיצד יתנהגו הננו-חלקיקים במערכת אקולוגית מורכבת וביולוגית. לאחר שישה חודשים הם מצאו כי 70% של זהב היה צובר עם צמחים מימיים, וכי כל חלקיקים זהב התמוסס השתנה צורות אחרות של זהב. כאשר הם לקחו מקרוב את biofilm, או חומר דביק המורכב חיידקים מיקרואורגניזמים נמצא על הצמחים, הם מצאו כי מיקרואורגניזמים שחררו ציאניד כי היה אינטראקציה עם חלקיקי זהב. חלקיקי זהב מומס (או מיונן) ויצרו זהב ציאניד יחד עם מתחמי זהב אחרים שנותרו עם הצמחים.

חלקיקים הם אגרגטים של אטומים המרכיבים חלקיקים בין אחד למאה ננומטר, או מאית עד אלפית של עובי השיער האנושי. גודלם מעניק תכונות רומנטיות המניבות יישומים רבים: הן יכולות לטפל במים טוב יותר, הם יכולים להרוג חיידקים על פצע, הם יכולים ליצור חומרים חזקים אך קלים יותר.

"מצאנו שהזהב צבר כמו מטורף במפעלי המים, וזה לא מה שציפינו", אמר אסטריד אוולן. "אז חפרנו לתוך זה ומצא כי זהב היה קשור צמחים אלה, אבל זה לא היה nanoparticulate יותר."

זוהי פריצת דרך גדולה, כי חלקיקי זהב נחשבו חומר יציב, ויש להם לעתים קרובות שימש עקבות כדי להבין איך ננו להתנהג, אם אתה מוצא את חלקיקי אז אתה יודע איפה חלקיקים לצבור. הממצאים ממחקר זה מרמזים כי אפילו חלקיקי מתכת אינרטיים יחסית כמו זהב יכולים להתמוסס למעשה כאשר הם פועלים עם biofilm בסביבות מים.

"אינטראקציות של ננו עם phytobiome יכול להיות ממונפות לטובת החקלאות, " אמר לורי. "קהילת המחקר רק מתחילה להבין את התפקיד של phtyobiome על פרודוקטיביות הצמח.מחקר זה מציין את הפוטנציאל לעצב ננו כי לעבוד יחד עם phytobiome כדי לשפר את הפרודוקטיביות של הצמח.התערבויות מוצלחות בחקלאות יצטרך לשקול איך לעבוד סינרגיסטי עם טֶבַע."

למרות ההשפעות של השינוי זהב צריך ללמוד יותר, זה אפשרי כי זה יכול להיות רעיל כמה אורגניזמים. היונים יכולים גם לנוע מהר יותר ויותר מאשר חלקיקי, הפצה אחרת באורגניזמים בסביבה. החדשות הטובות הן כי כעת חוקרים גילו כיצד ולמה הם מתמוססים, כך שאנחנו יכולים להיות חכמים לגבי שימושים עתידיים ויישומים של חלקיקים, אפילו מינוף התופעה הזו לטובתנו.

"עכשיו אנחנו יודעים למה ובאיזו תנאים זהב חלקיקים להתמוסס, " אמר אוולן. "אז אנחנו יכולים לקחת את הידע הזה ולהשתמש בו לטובתנו לעצב חומרים טובים יותר."

menu
menu