Enligt vissa experter, kärnkraft har ett stort löfte för att möta världens växande energibehov utan att generera växthusgaser. Men forskare måste hitta ett sätt att ta bort radioaktiva isotoper, både från avloppsvatten som genereras av kärnkraftverk och från miljön vid spill. Nu, forskare som rapporterar in ACS Nano har utvecklats små, självgående robotar som tar bort radioaktivt uran från simulerat avloppsvatten.

Oavsiktlig utsläpp av radioaktivt avfall, till exempel vad som inträffade vid katastroferna i Tjernobyl och Fukushima, utgör stora hot mot miljön, människor och vilda djur. Forskare har utvecklat material för att fånga, separat, ta bort och återvinna radioaktivt uran från vatten, men materialen har begränsningar. En av de mest lovande senaste metoderna är användningen av metallorganiska ramverk (MOF)-föreningar som kan fånga specifika ämnen, inklusive radioaktivt uran, inom sina porösa strukturer. Martin Pumera och kollegor ville lägga till en mikromotor till en stavformad MOF som heter ZIF-8 för att se om den snabbt kunde städa upp radioaktivt avfall.

För att göra sina självgående mikroroboter, forskarna designade ZIF-8-stavar med diametrar cirka 1/15 av ett människohår. Forskarna lade till järnatomer och järnoxid -nanopartiklar för att stabilisera strukturerna och göra dem magnetiska, respektive. Katalytiska platina nanopartiklar placerade i ena änden av varje stav omvandlade väteperoxid "bränsle" i vattnet till syrebubblor, som drev mikrorobotarna med en hastighet av cirka 60 gånger sin egen längd per sekund. I simulerat radioaktivt avloppsvatten, mikrorobotarna tog bort 96% av uranet på en timme. Teamet samlade de uranladdade stavarna med en magnet och tog av uranet, så att de små robotarna kan återvinnas. De självgående mikrorobotarna kan en dag hjälpa till med hantering och sanering av radioaktivt avfall, säger forskarna.