Бактериального размера роботы побеждают микропластик, разлагая его

Мелкие частицы пластика повсеместны — от городов до дикой природы. В естественных условиях для их полного разложения могут потребоваться сотни лет. Катализаторы, активируемые солнечным светом, могут ускорить этот процесс, но обеспечить их взаимодействие с микропластиком сложно. В исследовании, опубликованном в ACS Applied Materials & Interfaces, учёные представили самоходных микророботов, которые могут плавать, прикрепляться к пластику и разрушать его.

Микропластик размером менее 5 мм трудно собрать. Он может адсорбировать тяжёлые металлы и загрязнители, потенциально нанося вред при случайном потреблении. Ранее предлагалось использовать для борьбы с ним катализаторы, которые под действием солнечного света производят высокореактивные соединения, разрушающие полимеры. Однако обеспечить контакт катализаторов с мельчайшими частицами пластика сложно, и обычно требуются предварительная обработка или громоздкие мешалки, которые сложно масштабировать. Мартин Пумера и его коллеги решили создать катализатор, приводимый в движение светом, который сам направляется к микропластику, прикрепляется к нему и разбирает его на части.

Чтобы превратить каталитический материал в светоприводных микророботов, исследователи создали звездообразные частицы ванадата висмута (BiVO₄) и равномерно покрыли эти структуры шириной 4–8 мкм магнитным оксидом железа (Fe₃O₄). Микророботы могли проплывать по лабиринту каналов и взаимодействовать с частицами микропластика по всей их длине.

В эксперименте под видимым светом микророботы прочно прикреплялись к четырём распространённым типам пластика. После семидневного облучения светом пластиковых частиц, покрытых катализатором-роботом, в разбавленном растворе перекиси водорода (H₂O₂) наблюдались следующие изменения:

• Масса пластика уменьшилась на 3%.
• Поверхность всех типов пластика изменилась с гладкой на ямчатую.
• В оставшемся растворе были обнаружены малые молекулы и компоненты пластиков.

Исследователи считают, что такие самоходные катализаторы-микророботы открывают путь к созданию систем для захвата и деградации микропластика в труднодоступных местах.