Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Thiết bị dùng năng lượng mặt trời để khử trùng nước nhanh hơn (08/09/2016)

Ở nhiều nơi trên thế giới, cách duy nhất để làm cho nước nhiễm khuẩn an toàn là bằng cách đun sôi, bằng cách tiêu thụ nhiên liệu hoặc bằng cách đặt nó ra ngoài nắng trong một chai nhựa để tia cực tím sẽ giết chết các vi khuẩn. Nhưng vì các tia UV chỉ chiếm 4% của tổng số năng lượng mặt trời, các phương pháp UV mất khoảng từ 48 giờ, do đó hạn chế số lượng người dùng nước khử trùng theo cách này.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Gia tốc quốc gia SLAC Hoa Kỳ và Đại học Stanford đã tạo ra một thiết bị có cấu trúc nano, bằng khoảng một nửa kích thước của một con tem bưu chính, nhưng tẩy sạch nước nhanh hơn nhiều so với các phương pháp UV thông thường.

Trong các thí nghiệm được đăng trên tạp chí Nature Nanotechnology, ánh sáng mặt trời đi qua thiết bị nhỏ tạo thành hydrogen peroxide và hóa chất khử trùng khác đã giết chết hơn 99,999% vi khuẩn chỉ trong 20 phút. Khi quá trình khử trùng đã được thực hiện thì các hóa chất “sát thủ” nhanh chóng tiêu tan, để lại nước tinh khiết.

Chong Liu, tác giả chính, nói: "Thiết bị của chúng tôi trông giống như một hình chữ nhật nhỏ có kính màu đen. Chúng tôi chỉ cần bỏ nó vào trong nước và đặt mọi thứ dưới ánh mặt trời, và mặt trời đã làm tất cả mọi việc”. Chong Liu là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm của Yi Cui, một giáo sư tại Phòng thí nghiệm Gia tốc quốc gia SLAC Hoa Kỳ.

Dưới kính hiển vi điện tử, bề mặt của thiết bị trông giống như một dấu vân tay, với nhiều dòng gần nhau. Những dòng này là có màng phim rất mỏng - các nhà nghiên cứu gọi họ là "nanoflakes" được xếp chồng lên nhau, giống như các bức tường của một mê cung, trên đỉnh một hình chữ nhật của kính.

Trong cuộc sống bình thường, molybdenum disulfide là một chất bôi trơn công nghiệp. Nhưng trong trường hợp này nó sẽ trở thành một xúc tác quang học: Khi ánh sáng tới, nhiều electron rời khỏi vị trí thông thường của chúng và tham gia vào các phản ứng hóa học để hấp thụ đầy đủ các ánh sáng mặt trời có thể nhìn thấy. Chúng còn đóng vai trò như một chất xúc tác, có thể sử dụng ánh sáng mặt trời để kích hoạt chính xác các phản ứng mà họ muốn - phản ứng sản xuất thuốc khử trùng tiêu diệt vi khuẩn trong nước.

Thiết bị có cấu trúc nano này, có chi phí rẻ và dễ dàng để thực hiện - một yếu tố quan trọng khi thực hiện các thiết bị sử dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển.

Nguồn: www.vista.gov.vn