Новости химической науки > Солнце и наночастицы для стерилизации инструментов

В соответствии с данными Международного энергетического агентства у порядка 20% населения Земли нет доступа к электроэнергии.

Без электричества в регионах с развивающейся экономикой люди не могут использовать современные устройства, предназначенные для санитарно-профилактических мероприятий и стерилизации – такая обработка необходима для предотвращения распространения инфекционных заболеваний.

Для решения этой проблемы исследователи из группы Наоми Халас (Naomi J. Halas) из Университета Райса разработали портативный аппарат для стерилизации – автоклав, которому для выработки пара необходим только солнечный свет и металлические наночастицы.

Автоклав образует достаточно пара для того, чтобы поднять температуру до +132°C и поддерживать ее в течение не менее пяти минут. Этого достаточно для получения питьевой воды, стерилизации хирургического оборудования или санитарной обработки небольшого портативного туалета.

Увеличение температуры за счет управляемой солнечной энергией генерации пара (A) Зависимость температуры от времени для наночастиц, диспергированных в воде (i – жидкость; ii – пар) и воды, не содержащей наночастиц (iii –жидкость; iv пар) при воздействии солнечного света. (B) Фотография системы, использованной для получения этих зависимостей температура/время. (Рисунок из Proc. Natl. Acad. USA 2013, DOI: 10.1073/pnas.1310131110)

Недавно исследователи из Университета Райса продемонстрировали, что диспергированные наночастицы из оксида кремния, покрытые золотом, могут участвовать в конверсии солнечной энергии в энергию пара. При попадании сфокусированного солнечного света на наночастицы они быстро разогреваются и испаряют жидкость, с которой они контактируют. Это происходит практически мгновенно, что позволяет видеть «взрыв» пузырьков пара на поверхности жидкости невооруженными глазом.

Решив использовать обнаруженное явления на практике, исследователи из Райса сконструировали устройство, которое собирает солнечный свет с помощью солнечной тарелки, фокусирует свет на контейнер, содержащий наночастицы и направляет выделяющийся пар в контейнер для санитарной обработки или стерилизации. С помощью этого устройства исследователям удалось с помощью пятиминутной паровой обработки убить все бактерии в образце, который служил моделью отходов человеческой жизнедеятельности.

Исследователи пока не проводят оценку стоимости нового автоклава в случае его промышленного производства, однако Халлас предполагает, что такое устройство не будет стоить заоблачно дорого – золотосодержащие наночастицы, являющиеся «рабочим телом» автоклава, можно использовать повторно. Исследователь подчеркивает, что одна и та же партия наночастиц используется ее группой в экспериментах уже в течение трех лет.

Источник: Proc. Natl. Acad. USA 2013, DOI: 10.1073/pnas.1310131110

метки статьи: #бытовая химия, #вопросы экологии, #нанотехнологии, #физическая химия