用自動推進納米機械人降低海洋含碳水平

納米工程師們發明了能在水中穿梭並有效去除二氧化碳的管狀微馬達。微馬達表面以碳酸酐酶功能化，使馬達能迅速將二氧化碳轉化為碳酸鈣。(credit: Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering)

加州大學聖地亞哥分校的納米工程師們設計了帶酶官能基的紅細胞大小的微馬達，能在水中快速biu過，去除二氧化碳並將之轉化成有用的固體形態。

研究者們說，該概念驗證研究代表了一個有希望的路線來減輕環境中主要溫室氣體二氧化碳的積累。

該團隊由著名納米工程教授和主席囧瑟夫王帶領，在在這個月的《應用化學》期刊發表了該研究。

在他們的實驗中，納米工程師們演示了微馬達能在二氧化碳飽和溶液中迅速脫去二氧化碳。微電機在五分鐘內從去離子水溶液中去除了90%的二氧化碳。

微馬達在海水溶液中一樣有效，在相同時段內去除了88%的二氧化碳。

「在未來，我們可能會使用這些微馬達作為水處理系統的一部分，比如一種水脫碳廠，」老王實驗室的本科研究員及本研究合作者Kevin Kaufmann說。

該微電機基本上就是一根六微米長的管子，幫助將二氧化碳迅速轉化為碳酸鈣，這是一種見於蛋殼、各種海洋生物的貝殼、補鈣藥劑和水泥中的固體礦物。微電機有着保持碳酸酐酶的聚合物表面，能加快二氧化碳和水形成碳酸的反應。水溶液中加入了氯化鈣，幫助碳酸轉化為碳酸鈣。

據研究者們說，微電機在溶液中的快速連續運動使之極其有效地去除水中的二氧化。團隊解釋說微電機的自主運動誘導了有效的溶液混合，從而加快二氧化碳轉化。

為了給水中的微馬達提供燃料，研究者們加入了過氧化氫，它與微馬達的白金內表面反應生成一波氧氣氣泡，推進微馬達運動。當它們被釋放到過氧化氫含量僅有2%至4%的水溶液中時，微馬達能達到超過100微米/秒的速度。

顯示微馬達在海水中運動的視頻幀 (credit: Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering)

然而，微馬達的一個缺點是使用過氧化氫作為燃料，因為這是一個額外添加劑，並需要昂貴的白金材料來建造微馬達。研究人員正計劃下一步使碳捕獲微馬達可以靠水驅動。

「如果微馬達可以使用環境作為燃料，它們將更有可擴展性，更環保，並且更便宜，」 Kaufmann說。

KurzweilAI