Роботы-невидимки: наноракета для очистки сточных вод

Первые испытания нанороботов показали, что они могут сократить концентрацию свинца в сточных водах в 20 раз Увеличить картинку Первые испытания нанороботов показали, что они могут сократить концентрацию свинца в сточных водах в 20 раз (© picture alliance) Ученые из Тюбингена создали невидимые человеческому глазу машины, способные вылавливать из промышленных сточных вод токсичные вещества. Нанороботы с магнитным дистанционным управлением работают по принципу ракетного двигателя. Эти микроскопические санитары способны распознавать и закреплять на себе тяжелые металлы. Пилотные модели "наноспецназа" оптимизированы на поимку в воде свинца.

Ученые из тюбингского Института интеллектуальных систем Общества им. Макса Планка создали уникальные микроскопические машины для очистки промышленных сточных вод. Оболочка роботов-чистильщиков состоит из оксида графена – наноматериала, представляющего собой сетку из атомов углерода, к которым присоединены атомы кислорода. Этот материал способен вылавливать из воды свинец и присоединять к себе. Для того чтобы инновационные микророботы могли действовать эффективно, в загрязненной воде они должны не просто пребывать в зафиксированном положении, но и уметь активно продвигаться сквозь нее.

Именно для этой цели исследователи из Тюбингена снабдили своих нанороботов  реактивным двигателем. С внутренней стороны миниатюрные роботы покрыты слоем платины. Этот драгоценный металл служит катализатором для химической реакции – расщепления перекиси водорода (H2O2) на воду (H2O) и кислород (O). Перекись водорода добавляют к подвергаемым очистке сточным водам, а когда она оказывается в крошечных графеновых роботах, на их платиновой поверхности образуется газообразный кислород и выбрасывается в толщу воды. Процесс продвижения робота вперед происходит согласно реактивному принципу – подобно ракете.

Однако куда полетит такая "наноракета", едва ли можно предсказать. Чтобы все же заставить роботов-очистителей плыть в желаемом направлении, ученые разработали для них уникальное магнитное дистанционное управление. Для этого между графеном и платиной они вмонтировали тонкий слой из никеля, который, подобно железу, притягивается магнитом. В результате, погрузим в сточные воды специальные магниты, "полчища" нанороботов можно увлечь в определенном направлении.

После использования крошечные очистные машины опять же посредством магнитов можно извлечь из воды. Потом осевшие на них токсичные вещества удаляют, и роботы снова готовы к очередному очистному "рейду". Особенно выгоден этот высокотехнологичный способ очистки в случае со свинцом: выловленный из воды этот тяжелый металл можно перерабатывать и использовать в дальнейшем, например, для производства автомобильных стартерных батарей.

Свою производительность наноророботы доказали уже во время первых тестов. В течение часа они смогли сократить концентрацию свинца в производственных сточных водах в двадцать раз. Однако свинец – это только начало. "Мы планируем и дальше совершенствовать микророботов таким образом, чтобы они могли собирать и другие  вредные вещества", – обещает руководитель команды исследователей Самуэль Санчез (Samuel Sanchez).

Кроме этого, немецкие ученые уже провели ряд успешных экспериментов с органическими молекулами. В фокусе этих опытов были различные биологически активные вещества из лекарственных средств, которые попадают в сточные воды через урину пациентов.

Арина Попова

23.05.2016

Наноробот для очистки сточных вод

picture alliance / blickwinkelmm-images

Присоединяйтесь к нам

Меньше, да лучше: в Германии разработан нано-накопитель информации

Немецкие ученые надеются, что открытый ими способ хранения информации приблизит человечество к созданию квантового компьютера © picture-alliance/ dpa

Немецким физикам удалось небывалое – сохранить бит информации с помощью единственного атома гольмия. Новый мегаемкий модуль памяти способен вместить в миллионы раз больше информации, чем традиционные жесткие диски. К тому же ученые утверждают, что это открытие может прямиком привести на передовую современной науки – к созданию квантового компьютера.

Супер-чип спешит на помощь: немецкие роботы-спасатели

Робот Apollo запрограммирован на совершение ошибок: на них он учится

Ученые из Баден-Вюртемберга разрабатывают сверхсознательных человекообразных роботов.