Исследователи разрабатывают новый метод исследования поведения наночастиц серебра в природных водах

Исследователи разрабатывают новый метод исследования поведения наночастиц серебра в природных водах

28 февраля 2019 года

Недавно исследователи разработали инновационную методику для изучения поведения наночастиц серебра в природных водах. Этот прорыв был сделан исследовательской группой Resolv Cluster of Excellence в Ruhr-Universität Bochum.

Исследовательская группа Бохума разработала спектроэлектрохимический метод для характеристики отдельных наночастиц. (Фото предоставлено: Роберто Ширдеван)

Наночастицы серебра часто попадают в море из ряда продуктов, таких как упаковка для пищевых продуктов и спортивная одежда. Однако информации о том, что именно происходит с этими частицами, немного.

Теперь, используя комбинацию спектроскопических и электрохимических методов, химики могут наблюдать реакцию отдельных частиц в растворе, даже если в нем присутствуют водоросли или соли. Традиционные методы могут работать только в высоком вакууме, и они также не могут справиться с этими мешающими факторами.

Об исследовании, проведенном профессором Кристиной Чулик и ее исследовательской группой по электрохимии и наноразмерным материалам, было сообщено в Рубине научном журнале из Рурского университета.

Пока не поддается измерению

Частицы серебра, благодаря их противовоспалительному и антибактериальному эффекту, хорошо известны в промышленности. Эти частицы присутствуют как в море, так и в сточных водах, выпускаемых производственными компаниями.

Пока не существует установленных методов измерения и нет юридических обязательств по обнаружению таких частиц, компании не делают этого .

Кристина Чулик, профессор, Исследовательская группа по электрохимии и наноразмерным материалам, Ruhr-Universität Bochum

Поэтому команда Бохума создала датчик, который специально позволяет исследовать частицы серебра даже в сложных условиях.

Испытание воды фьорда с помощью аэрозоля против запаха изо рта

Чтобы продемонстрировать, что этот метод действительно эффективен против источников помех, химики использовали образцы воды из нетронутого канадского фьорда в качестве начального этапа. Эта вода содержала мешающие факторы, в том числе водоросли и соли, но не включала никаких промышленных примесей. Они были добавлены самими исследователями с использованием спрея наночастиц серебра, коммерчески доступного в Интернете, который используется в качестве средства для предотвращения неприятного запаха изо рта у собак, а также используется для дезинфекции столовых приборов. Впоследствии команда продемонстрировала, что частицы в этой сложной среде могут быть обнаружены с использованием электрохимических методов.

Частицы слипаются и тонут

Химики использовали свой недавно разработанный, интегрированный спектроэлектрохимический метод, чтобы продемонстрировать в дополнительных исследованиях, что именно происходит с наночастицами серебра, присутствующими в соленой воде.

« Ранее предполагалось, что частицы серебра будут растворяться в морской воде », объяснил Чулик. Такое предположение было опровергнуто. После слипания частицы превращаются в хлорид серебра. По-видимому, они опустятся на дно моря и отложения.

Затем они были бы удалены из воды, но мы должны были бы рассмотреть, какие долгосрочные последствия могут иметь эти отложения тяжелых металлов для морских обитателей, живущих вблизи дна.

Кристина Чулик, профессор, Исследовательская группа по электрохимии и наноразмерным материалам, Ruhr-Universität Bochum

« Мы не должны паниковать, основываясь на таком индивидуальном результате », – добавил химик. Причина в том, что различные наночастицы могут вести себя совершенно по-разному. Поэтому результаты нескольких исследований не могут быть применены ко всем наночастицам.

« Однако, чем больше мы используем наночастиц, тем важнее для нас быть в состоянии оценить их эффекты », – заявил Чулик.

О методе

Для этого процесса химики погрузили тонкий электрод в раствор частиц перед подачей напряжения на электрод. Поскольку крошечные частицы в жидкости движутся ненаправленным образом, некоторые из них, как правило, со временем ударяются об этот электрод. Правильный выбор напряжения вызывает реакцию этих частиц на поверхности электрода. Например, частицы серебра либо растворяются, либо превращаются в хлорид серебра. Электрон высвобождается всякий раз, когда атом серебра реагирует с образованием одного иона серебра, который заряжен положительно. Этот электрон течет через электрод как ток. Измерение этого потока тока позволит химикам определить общее количество атомов, которые вступили в реакцию, и, таким образом, размер частиц.

Этот новый электрохимический метод был разработан в Оксфорде с 2012 года с помощью Кристины Чулик. Теперь ее бохумская группа свела воедино так называемую микроскопию темного поля, которая позволяет химикам в реальном времени видеть частицы в виде цветных точек. Химики могут использовать изменение цвета или, в частности, спектральную информацию, чтобы отслеживать, что именно происходит с частицами на поверхности электрода, например, растворяются ли они или превращаются в хлорид серебра.

Source link