Синтетические микродвигатели представляют собой крошечные частицы размером меньше диаметра человеческого волоса. Микромоторы могут совершать автономное движение в жидкой среде, которое может приводиться в движение различными средствами, такими как химическое топливо, ультразвук, свет или магнитное поле.
Топливные микродвигатели часто имеют каталитическую природу, что вызывает преобразование химического топлива в продукты реакции, которые приводят к самодвижению частиц. Микромоторы могут найти применение в будущем, например, для адресной доставки лекарств, специфического катализа или химического определения вредных веществ.Платина — наиболее широко исследуемый каталитический материал для изготовления микромоторов.
Он эффективно разлагает перекись водорода на газообразный кислород и воду. Однако платина является чрезвычайно редким химическим элементом и также имеет серьезные ограничения, такие как резко сниженная каталитическая эффективность в богатой солью среде и полная инактивация в присутствии серосодержащих соединений.
Диоксид марганца — альтернативный неорганический материал, который может разлагать перекись водорода подобно платине. Диоксид марганца также дешев и доступен в больших количествах. Таким образом, это новый потенциально новый материал для изготовления каталитических микромоторов, но до настоящего времени он практически не изучен.В ходе исследования были синтезированы различные микродвигатели на основе диоксида марганца, которые характеризовались их поведением при движении в растворе.
По результатам подготовленные микродвигатели продемонстрировали замечательную тяговую эффективность даже при очень низких концентрациях топлива. Чтобы продемонстрировать их потенциал для практического применения, микродвигатели были использованы для удаления органических красителей из воды. Процесс удаления красителя основан на уникальном эффекте, сочетающем процессы каталитического разложения и адсорбционного отделения пузырьков. Эффективность удаления красителя составила более 90% всего за один час реакции без внешнего перемешивания.
Кроме того, диоксид марганца использовался как простое средство защиты обычных микродвигателей на основе платины от токсичности серы.Самодвижущиеся микродвигатели могут предложить новые возможности для доставки лекарств точно в опухоль с минимальным неблагоприятным воздействием на здоровые ткани.
Микромоторы также обладают огромным потенциалом для преобразования загрязнителей воды в нетоксичные или менее токсичные продукты, даже в труднодоступных местах и удаленных полевых участках, где внешние средства перемешивания для ускорения процессов нежизнеспособны. Ожидается, что микродвигатели из диоксида марганца, которые могут совершать быстрое движение в течение достаточного периода времени в присутствии низкой концентрации перекиси водорода, найдут разнообразное применение для активной доставки лекарств и восстановления воды.