(Phys.org) - Entre seus muitos talentos, a prata é um antibiótico. Sabe-se que o dióxido de titânio se aglomera em certos metais pesados ​​e poluentes. No entanto, outros materiais fazem o mesmo com o sal. Nos últimos anos, engenheiros ambientais têm procurado desinfetar, despoluir, e dessalinizar água contaminada usando partículas em nanoescala desses materiais ativos. Os engenheiros os chamam de nanoscavengers. O problema do ponto de vista técnico é que é quase impossível recuperar os nanoscavengers uma vez na água.

Em um artigo publicado online em 14 de maio na revista Nature Communications , uma equipe interdisciplinar de engenheiros da Universidade de Stanford anunciou que desenvolveu um novo tipo de nanoscavenger com um núcleo sintético que é ultrarresponsivo ao magnetismo, permitindo a recuperação fácil e eficiente de praticamente todos os purificadores em nanoescala.

“Na água contaminada, nanoscavengers flutuam, esbarrando e matando bactérias aleatoriamente ou se ligando aos vários poluentes moleculares que procuram, "disse Shan Wang, o autor sênior do estudo e professor de ciência e engenharia de materiais e, em conjunto, de engenharia elétrica em Stanford. "Então, quando os contaminantes estão presos ao nanoscavenger ou mortos, o ímã é ligado e as partículas desaparecem. "

Ultrarresponsivo ao magnetismo

O uso de magnetismo para recuperar nanoscavengers não é novo. Existem tecnologias comerciais hoje que formaram nanoscavengers com um núcleo de óxido de ferro magnético rodeado por um material ativo, mas esses métodos engenhosos são menos do que perfeitos. O óxido de ferro não é absolutamente responsivo ao magnetismo e muitos nanoscavengers permanecem na água para que seja considerado seguro para uso humano.

O avanço de Stanford substitui o óxido de ferro por um material sintético. O núcleo de Stanford é, na realidade, nem um único material, mas um disco de várias camadas. Camadas externas magnéticas do material sintético são ensanduichadas em ambos os lados de um centro de titânio, mas com uma torção.

"Os momentos magnéticos das duas camadas externas são opostos. Ou seja, a direção da força magnética na camada superior e a camada inferior apontam em direções opostas, cancelando efetivamente as propriedades magnéticas do material, "disse Mingliang Zhang, candidato a doutorado em engenharia e ciência dos materiais e co-autor do estudo.

Quer dizer, em seu estado natural, os novos nanoscavengers não são magnéticos. Eles não seriam atraídos por outro material magnético, por exemplo. Quando os discos compostos são expostos a um forte campo magnético, Contudo, o magnetismo dos dois campos opostos se transforma em alinhamento, compondo o efeito magnético.

Testes lado a lado

Ao fazer isso, os nanoscavengers tornam-se ultrarresponsivos ao magnetismo, muito mais do que o óxido de ferro básico usado nas tecnologias atuais. A equipe de Stanford apelidou seu avanço com o nome oximorônico:"núcleos antiferromagnéticos sintéticos". O prefixo anti-, neste caso, significa na direção oposta, não não magnético.

Com um núcleo de sucesso criado, os pesquisadores então cobrem tudo com prata ou dióxido de titânio ou outro material reativo, dependendo do contaminante que eles têm como alvo. Em testes ao vivo usando nanoscavengers com capa de prata imersos em água contaminada com E. coli bactérias - com uma dosagem de prata de apenas 17 partes por milhão - a equipe de Stanford foi capaz de matar 99,9% das bactérias em apenas 20 minutos. Melhor ainda, eles removeram virtualmente todos os nanoscavengers em apenas cinco minutos de exposição a um ímã permanente.

Testes lado a lado da eficácia do mesmo ímã em nanoscavengers de óxido de ferro mostram uma coleção rápida de cerca de 20 por cento dos nanoscavengers nos mesmos cinco minutos, mas então o efeito se estabiliza. No minuto 20, quase oito em cada dez nanoscavengers de óxido de ferro ainda permanecem na água.

A solução de um só recipiente

Tendo demonstrado um protótipo funcional, a equipe está agora construindo várias iterações de seus nanoscavengers com diferentes exteriores reativos para alvejar poluentes específicos, bem como uma nova classe de nanoscavengers ligeiramente maiores que podem conter bandas discretas de vários reagentes diferentes.

"Nossa esperança é um dia criar uma 'solução de um recipiente' que lide com a água afligida por uma mistura diversa de contaminantes. Essa seria uma tecnologia chave para nações áridas e em desenvolvimento onde a qualidade e a quantidade da água são de importância crítica, "adicionou Xing Xie, doutorando em engenharia civil e ambiental e co-autor do artigo.