纳米棒将光转化为热，可以破坏污染物
作者:William Weir
，大米新闻特刊
一组研究人员发现了一种能将光转化为热的新型纳米颗粒，这是一种很有前途的清洁水中污染物的技术。
近年来，饮用水源中杀虫剂、药品和全氟辛酸等痕量污染物对人类健康构成了重大风险。这些微污染物没有经过常规的处理过程，但某些化学处理过程，通常包括臭氧、过氧化氢或紫外光被证明是有效的。然而，这些过程可能是昂贵和能源密集型的。
耶鲁大学的工程师们发明了一种新的纳米颗粒，作为水稻纳米系统纳米水处理工程研究中心(NEWT)努力的一部分，这种纳米颗粒可能会带来绕过这些限制的技术。《美国国家科学院院刊》本周发表的一项研究描述了这种粒子。
纽特是由莱斯大学、耶鲁大学和其他人在2015年建立的国家研究中心，新纳米颗粒的首席研究员和创造者Yale’s Jaehong Kim与NEWT’s纳米光子学研究负责人Rice’s Naomi Halas合作开展该项目。
几个领域的研究人员对金纳米粒子的光热和光催化特性表现出了兴趣，这些特性已被证明是一种用于癌症治疗的有效工具。不过，它们在水净化工作中发挥了重要作用，部分原因是在没有适合水处理应用的稳定剂的情况下，很难将纳米颗粒分散在水中。蝾螈的研究人员通过设计和合成“Janus”金纳米棒找到了解决这个问题的方法。这些纳米颗粒，每一个都比人类头发的宽度小数百倍，有一半覆盖着二氧化硅。这种设计元素是至关重要的，因为硅涂层的一半允许每个纳米管与其他纳米管保持分离并悬浮在水中。
Jaehong金
“我们从金纳米颗粒开始，然后探索了通过各种方式使它们稳定下来的方法，”耶鲁6037学院化学与环境工程系主任、亨利·p·贝克顿老教授说。“所以我们想出了Janus的设计，我们只覆盖了硅的一部分。有了这部分涂层，它们能很好地分散在水中，这对这种应用非常有用
纳米棒吸收高强度的光，并将其转化为局部表面的热量——这一过程比加热整个体积的水要有效得多。而且因为它使用阳光，这种方法成本低且可持续。纳米管的同一部分还作为电子转移催化剂，促进微污染物的破坏。
“实现了多种功能，特别是利用太阳辐射产生局部高度的热量。这是第一次用这种特殊现象来演示污染物的破坏
Halas是水稻’s电子与计算机工程的Stanley C. Moore教授，也是水稻’s纳米光电子实验室的主任，他在阐明光热和光催化反应在这种独特的纳米颗粒上发生的复杂机制方面发挥了关键作用。
拿俄米Halas
” Halas说，这是真正的纳米工程的最佳表现，一种新型纳米颗粒被设计用来解决一个重要的问题，否则在一个不可能的环境中。
Kim指出，这项研究仍处于早期阶段，需要做更多的工作来扩大其应用范围，包括找到一种比黄金更便宜的材料。
纽特主任佩德罗·阿尔瓦雷斯，水稻6037的乔治·r·布朗土木和环境工程教授，称这项研究是纳米技术前沿如何为解决水的挑战铺平新道路的一个很好的例子
”他补充说:“这也是两个不同研究领域的研究人员在蝾螈的屋顶下共同开发高度非传统的想法来解决难题的一个很好的例子。”
金和哈拉斯都是美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助的跨学科工程研究中心纽特(NEWT)的成员，该中心旨在开发既保护人类生命又支持可持续经济发展的离网水处理系统。newt’的领导者包括来自赖斯大学、耶鲁大学、亚利桑那州立大学、得克萨斯大学埃尔帕索分校以及30多个工业和政府合作伙伴的专家。
– William Weir是耶鲁大学6037工程和应用科学学院新闻和拓展部主任。
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