(Phys.org)—En ny studie visar att en svärm av hundratusentals små mikrobotar, var och en mindre än bredden på ett människohår, kan distribueras till industriellt avloppsvatten för att absorbera och ta bort giftiga tungmetaller. Forskarna fann att mikrobotarna kan ta bort 95 % av blyet i förorenat vatten på en timme, och kan återanvändas flera gånger, möjligen erbjuder ett mer effektivt och ekonomiskt sätt att ta bort tungmetaller än tidigare metoder.

Forskarna, Diana Vilela, et al., har publicerat en artikel om de blyadsorberande mikrobotarna i ett nyligen utgåva av Nanobokstäver .

"Detta arbete är ett steg mot utvecklingen av smarta saneringssystem där vi kan rikta in och ta bort spår av föroreningar utan att producera ytterligare föroreningar, "medförfattare Samuel Sánchez, vid Max-Planck Institute for Intelligent Systems i Stuttgart, Tyskland; Institute for Bioengineering of Catalonia i Barcelona; och den katalanska institutionen för forskning och avancerade studier i Barcelona, berättade Phys.org .

Tungmetallföroreningar i vatten är ett vanligt problem som härrör från industriell verksamhet, inklusive tillverkning av batterier och elektronik, samt gruvdrift och galvanisering. Dessa aktiviteter producerar metaller som bly, arsenik, kvicksilver, kadmium, och krom, som alla utgör en säkerhetsrisk för levande organismer och miljön.

I den nya studien, forskarna fokuserade specifikt på att ta bort bly från avloppsvatten genom att designa rörformade mikrobotar med tre funktionella lager. Det yttre lagret av grafenoxid adsorberar blyet från vattnet. Det mellersta lagret, nickel, gör mikrobotarna ferromagnetiska så att deras rörelseriktning kan styras av ett externt magnetfält. Det inre lagret, platina, ger mikrobotarna förmågan att självdriva sig själva genom vatten. När väteperoxid tillsätts avloppsvattnet, platina bryter ner väteperoxiden till vatten och syremikrobubblor, och att mata ut mikrobubblorna från mikrobotens baksida driver den framåt.

När mikrobotarna är klara med att adsorbera blyet, ett magnetfält kan användas för att samla dem alla från vattnet. Därefter behandlas mikrobotarna i en sur lösning för att avlägsna blyjonerna, som senare kan återvinnas och återanvändas. Mikrobotarna kan också återanvändas för ytterligare sanering av bly.

"Detta är en ny tillämpning av smarta nanoenheter för miljötillämpningar, ", sa Sánchez. "Användningen av självdrivna nanomaskiner som kan fånga upp tungmetaller från förorenade lösningar, transportera dem till önskade platser och till och med släppa dem för att "stänga slingan"-det är ett bevis på konceptet för industriella applikationer. "

I framtiden, mikrobotarna kunde till och med styras av ett automatiserat system som magnetiskt styr svärmen för att utföra olika uppgifter.

"Vi planerar att utöka mikrobotarna till andra föroreningar, och också viktigare minska tillverkningskostnaderna och massproducera dem, sa Sánchez.

Kombinationen av självgående robotar med funktionella lager öppnar också dörrarna för liknande konstruktioner som kan ha tillämpningar inom bland annat läkemedelstillförsel och avkänning.

© 2016 Phys.org