فیلتر نانوساختار آب را با هزینه کم تصفیه می‌کند

محققان دانشگاه استنفورد با غوطه‌ور کردن پارچه کتانی معمولی در محلول‌هایی از نانوسیم‌های نقره و نانولوله‌های کربنی، فیلتر نانوساختار ارزان و پرسرعتی ساخته‌اند که می‌توان از آن به آسانی برای تصفیه آب استفاده کرد. آنها می‌گویند که این افزاره که باکتری‌ها را با شوک‌های الکتریکی می‌کشد، ۸۰ هزار بار سریع‌تر از فیلترهای مرسوم کار می‌کند و می‌تواند برای ارتباطات از راه دور در دنیای پیشرفته، ابزار مفیدی باشد.

محققان دانشگاه استنفورد با غوطه‌ور کردن
پارچه کتانی معمولی در محلول‌هایی از نانوسیم‌های نقره و نانولوله‌های
کربنی، فیلتر نانوساختار ارزان و پرسرعتی ساخته‌اند که می‌توان از آن به
آسانی برای تصفیه آب استفاده کرد. آنها می‌گویند که این افزاره که باکتری‌ها
را با شوک‌های الکتریکی می‌کشد، ۸۰ هزار بار سریع‌تر از فیلترهای مرسوم کار
می‌کند و می‌تواند برای ارتباطات از راه دور در دنیای پیشرفته، ابزار مفیدی
باشد.
این تصویر میکروسکوپ الکترونی پیمایشگر نانوذرات نقره قرار گرفته روی الیاف کتان را
نشان می‌دهد. الیاف بزرگ کتان هستند.
این فیلتر جدید بجای به دام انداختن فیزکی
باکتری‌ها، مانند آنچه بیشتر فیلترهای موجود انجام می‌دهند، به آنها اجازه
می‌دهند که همراه آب حرکت کنند. اما هنگامی که این عوامل بیماری‌زای مضر
همراه با آب از داخل این فیلتر عبور می‌کنند، با یک میدان الکتریکی مواجه
می‌شوند. این میدان الکتریکی که بوسیله کتان روکش داده شده با نانومواد
ایجاد می‌شود، اکثر این باکتری‌ها را می‌کشد.

یی‌کو و همکارانش برای ایجاد این نانوروکش، از نانوسیم‌های نقره با اندازه‌هایی
بین ۴۰ تا ۹۰ نانومتر استفاده کردند و آنها را با نانولوله‌های کربنی با
ابعاد مشابه ترکیب کردند. نانولوله‌های کربنی رساناهای الکتریکی عالی هستند.

این نانوسیم‌ها و نانولوله‌ها به طور جداگانه تهیه شدند و سپس به رنگ‌دانه‌های
ساده‌ای اضافه شدند. نانولوله‌ها با یک رنگ‌دانه مبتنی بر آب و نانوسیم‌ها
با یک رنگ‌دانه مبتنی بر الکل مخلوط شدند. سپس این رنگ‌دانه‌ها برای پارچه
کتانی بکار برده شدند. پارچه کتانی به دلیل اینکه ارزان، مستحکم و از نظر
شیمیایی پایدار است، بعنوان ماده پایه انتخاب شد.کو توضیح می‌دهد که مقدار
نقره استفاده شده برای این نانوسیم‌ها به قدری کم است که هزینه آن ناچیز
است.

در تست‌های آزمایشگاهی یک قطعه از الیاف حاوی چندین لایه از کتان روکش‌داده
شده، به یک منبع توان الکتریکی با پتانسیل ۲۰ ولت، متصل شد. سپس جریانی از
آب حاوی باکتری رایج E. COLi، با دبی ۱۰ هزار لیتر بر ساعت مترمربع، از
سرتاسر این فیلتر عبور داده شد. این پژوهشگران متوجه شدند که با این شرایط
می‌توان ۹۸% باکتری‌های موجود در آب را از بین برد. دبی بکار برده شده برای
این فیلتر حدود ۸۰ هزار برابر دبی‌های ممکن برای فیلتر‌های موجود است.

فیلترهایی که بصورت فیزیکی باکتری‌ها را به دام می‌اندازند، باید خلل و
فرجی داشته باشند که به اندازه کافی کوچک باشند تا مانع عبور این عوامل
بیماری‌زا شوند. اما از آنجایی که این فیلتر جدید باکتری‌ها را به دام نمی‌اندازد،
می‌تواند خلل و فرج بسیار بزرگی داشته باشد. بزرگ بودن بودن خلل و فرج بدین
معنی است که آب می‌تواند بسیار سریع‌تر از داخل این فیلتر عبور کند. همچنین
این خلل و فرج بسیار بزرگ مسدود نمی‌شوند؛ مشکلی که فیلترهای موجود به طور
گسترده با آن مواجه هستند.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nano Letters منتشر شده است.