@ 2015.09.28 , 09:00

用自动推进纳米机器人降低海洋含碳水平

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纳米工程师们发明了能在水中穿梭并有效去除二氧化碳的管状微马达。微马达表面以碳酸酐酶功能化,使马达能迅速将二氧化碳转化为碳酸钙。(credit: Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering)

加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师们设计了带酶官能基的红细胞大小的微马达,能在水中快速biu过,去除二氧化碳并将之转化成有用的固体形态。

研究者们说,该概念验证研究代表了一个有希望的路线来减轻环境中主要温室气体二氧化碳的积累。

该团队由著名纳米工程教授和□□囧瑟夫王带领,在在这个月的《应用化学》期刊发表了该研究。

在他们的实验中,纳米工程师们演示了微马达能在二氧化碳饱和溶液中迅速脱去二氧化碳。微电机在五分钟内从去离子水溶液中去除了90%的二氧化碳。

微马达在海水溶液中一样有效,在相同时段内去除了88%的二氧化碳。

“在未来,我们可能会使用这些微马达作为水处理系统的一部分,比如一种水脱碳厂,”老王实验室的本科研究员及本研究合作者Kevin Kaufmann说。

该微电机基本上就是一根六微米长的管子,帮助将二氧化碳迅速转化为碳酸钙,这是一种见于蛋壳、各种海洋生物的贝壳、补钙药剂和水泥中的固体矿物。微电机有着保持碳酸酐酶的聚合物表面,能加快二氧化碳和水形成碳酸的反应。水溶液中加入了氯化钙,帮助碳酸转化为碳酸钙。

据研究者们说,微电机在溶液中的快速连续运动使之极其有效地去除水中的二氧化。团队解释说微电机的自主运动诱导了有效的溶液混合,从而加快二氧化碳转化。

用氧气气泡自我推进

为了给水中的微马达提供燃料,研究者们加入了过氧化氢,它与微马达的白金内表面反应生成一波氧气气泡,推进微马达运动。当它们被释放到过氧化氢含量仅有2%至4%的水溶液中时,微马达能达到超过100微米/秒的速度。

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显示微马达在海水中运动的视频帧 (credit: Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering)

然而,微马达的一个缺点是使用过氧化氢作为燃料,因为这是一个额外添加剂,并需要昂贵的白金材料来建造微马达。研究人员正计划下一步使碳捕获微马达可以靠水驱动。

“如果微马达可以使用环境作为燃料,它们将更有可扩展性,更环保,并且更便宜,” Kaufmann说。

本文译自 KurzweilAI,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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