Khoa học tự nhiên

Khóa velcro nano đo hàm lượng thủy ngân trong nước (27/09/2012)

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (EPFL), Đại học Northwestern và Đại học Michigan đã phát hiện ra một phương pháp mới có thể đo metyl thủy ngân có hàm lượng nhỏ chưa từng có, một dạng ô nhiễm thủy ngân phổ biến nhất. Hệ thống này có khả năng kiểm tra các độc tố kim loại trong nước uống và cá.

Methyl thủy ngân được đổ xuống sông, hồ tích tụ trong cá đạt mức cao nhất ở loại cá lớn ăn thịt như cá ngừ và cá kiếm. Trẻ nhỏ và phụ nữ mang thai được khuyến cáo nên tránh ăn các loại cá này vì thủy ngân có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của não và hệ thần kinh. Mặc dù hàm lượng các kim loại trong nước uống được đo định kỳ, nhưng các số đo này cho biết ít thông tin về cá di cư bao gồm cá ngừ có thể bơi qua các các khu vực bị ô nhiễm nhiều hơn.

Francesco Stellacci, một trong các tác giả nghiên cứu cho rằng vấn đề là kỹ thuật giám sát hiện nay quá đắt đỏ và phức tạp. Với phương pháp thông thường, cần phải gửi mẫu đến phòng thí nghiệm và phải sử dụng thiết bị phân tích có giá thành lên tới vài triệu đô la.

Sử dụng thiết bị mới, việc đo hàm lượng thủy ngân trong nước hoặc thịt cá đơn giản như nhúng một tấm kính phủ vào chất lỏng. Kim loại và các phân tử kim loại như methyl thủy ngân, thường trở thành các ion mang điện tích dương trong nước. Khi các ion này di chuyển giữa các hạt nano có lông (hairy nanoparticles), các sợi lông này co lại, chặn các chất ô nhiễm. Để dòng điện chạy trên tấm kính cho thấy số lượng ion được giữ lại trong khóa velcro nano. Mỗi ion cho phép tấm kính dẫn điện tốt hơn.

Các nhà nghiên cứu Hao Jiang và Sharon Glotzer, Giáo sư về kỹ thuật hóa tại Đại học Michigan đã thực hiện các mô phỏng máy tính nghiên cứu cách thức khóa velcro nano bẫy các chất ô nhiễm. Họ đã chứng minh được rằng các hạt nano có lông có chọn lọc cẩn thận với những loại ion mà chúng ngăn chặn và khẳng định các tấm kính có thể là các giải pháp tin cậy cho các độc tố cụ thể.

Các nhà khoa học đã nhằm mục tiêu vào các chất ô nhiễm cụ thể bằng cách thay đổi độ dài của các lông nano. Cách tiếp cận này đặc biệt thành công với methyl thủy ngân và thiết bị này có thể đo hàm lượng methyl thủy ngân với độ chính xác phá kỷ lục, phát hiện nồng độ thấp ở mức 600 ion thủy ngân methyl trong một cm³ nước. Theo ước tính của các nhà nghiên cứu, mỗi tấm kính phủ có giá thành gần 10 USD, trong khi thiết bị đo đạc sẽ chỉ vài trăm USD mà có thể đo hàm lượng kim loại tại chỗ trong vòng vài phút.

Các kết quả nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Nature Materials gần đây.

Nguồn: NASATI