Технология дешевая, безопасная и с нулевым влиянием на окружающую среду. Она может быть интегрирована в электросеть или питаться батареями.
Интересно Новое исследование проливает свет на происхождение жизни на Земле и роль металлов в этом
Как это работает
Обработка электрическим полем (CEFT) применяется для пастеризации пищевых продуктов, но ее не используют для дезинфекции питьевой воды из-за высокой цены. Когда вода и бактерии подвергаются воздействию электричества, клеточная мембрана бактерий действует как конденсатор в цепи.
- Обычно во время обычной обработки электрическим полем из-за низкой проводимости воды наносекундные импульсы не заряжают мембрану достаточно быстро, чтобы убить бактерии.
- Исследователи создали локально усиленное электрическое поле (LEEFT), доставляющее электричество непосредственно к бактериям. Электроды имеют золотые наноразмерные окончания, которые мгновенно создают концентрированные заряды при подключении к электричеству, что позволяет им перемещаться к мембране и гораздо быстрее убивать бактерии.
Что показали тесты
Чтобы проверить технологию, ученые изготовили специальный чип с золотыми элементами по краю электрода и добавили на него тестовые бактерии Staphylococcus, часто встречающиеся в системах водоснабжения. Затем исследователи применили электрические импульсы и наблюдали реакцию в режиме реального времени под микроскопом.
Чип с золотыми элементами / Фото GEORGIA TECH
По словам ученых, сверхбыстрое уничтожение бактерий только с помощью наносекундных импульсов было неожиданным. Теоретически наносекундные импульсы слишком коротки, чтобы убить бактерии во время обычной обработки электрическим полем, а для зарядки мембраны нужно время. Но с наноструктурами LEEFT клетки бактерий могут заряжаться непосредственно нанометаллами, быстро дезинфицируя воду.
Почти мгновенное уничтожение бактерий снижает количество электроэнергии, необходимой для очистки воды, что делает его более доступным вариантом. В будущем благодаря этой технологии производство чистой воды сможет меньше вредить окружающей среде.