“Nghiên cứu này là một bước tiến tới sự phát triển hệ thống xử lý thông minh mà chúng ta có thể nhắm đích và loại bỏ vết tích của chất gây ô nhiễm mà không làm ô nhiễm thêm”, nhóm tác giả nghiên cứu gồm Samuel Sánchez thuộc Viện Nghiên cứu Hệ thống Thông minh Max Planck (Đức); Viện Kỹ thuật Sinh học Catalonia (Barcelona); Viện Nghiên cứu Catalan và Viện Nghiên cứu Cao cấp (Barcelona), cho biết.

Ô nhiễm kim loại nặng trong nước là một vấn đề phổ biến bắt nguồn từ các hoạt động sản xuất công nghiệp bao gồm các nhà máy sản xuât các loai pin và các thiết bị điện tử, cũng như việc khai thác mỏ và mạ điện. Những hoạt động này sản sinh các kim loại như chì, asen, thủy ngân, cadmium, crom và tất cả các kim loại này đều gây hại đến các sinh vật sống và môi trường.

Trong nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu đã tập trung đặc biệt vào việc loại bỏ chì ra khỏi nước bẩn bằng cách thiết kế các microbot dạng ống, với 3 lớp chức năng. Lớp graphene oxide ngoài cùng có nhiệm vụ hút bám chì từ trong nước. Lớp niken ở giữa tạo chất sắt từ cho các microbot để hướng sự chuyển động của chúng có thể điều khiển bằng một từ trường ngoài. Lớp platin trong cùng giúp cho các microbot có khả năng tự đẩy trong nước. Khi hydrogen peroxide (hydrogen peroxide là một chất oxy hóa dạng lỏng trong suốt, nhớt hơn một chút so với nước, có các thuộc tính ôxi hóa mạnh và vì thế là chất tẩy trắng mạnh được sử dụng như là chất tẩy uế, cũng như làm chất ôxi hóa) thải vào nước gây ô nhiễm nguồn nước, platin sẽ phân hủy hydrogen peroxide thành nước và bọt oxy, và thải các bọt này theo hướng đẩy phía sau của microbot.

Khi các microbot hoàn thành việc hút chì, một từ trường có thể dùng để “thu gom” toàn bộ chúng khỏi nước. Sau đó, microbot xử lý bằng dung dịch axit để loại bỏ các ion chì mà có thể phục hồi và tái sử dụng. Các microbot này cũng có thể tái sử dụng để làm sạch chì hơn nữa. Sánchez cho biết: “Đây là một ứng dụng mới của các thiết nị nano thông minh cho các các ứng dụng bảo vệ môi trường. Việc sử dụng các cỗ máy nano tự cấp nguồn có thể thu nạp các kim loại nặng từ các dung dịch nhiễm bẩn, vận chuyển chúng đến những nơi mong muốn và giải phóng chúng”.

Trong tương lai, các microbot này thậm chí có thể được điều khiển bằng một hệ thống tự động để dẫn từ tình của các microbot này thực hiện hàng loạt các nhiệm vụ khác. “Chúng tôi có kế hoạch mở rộng các microbot với các chất ô nhiễm khác, và quan trọng là giảm chi phí chế tạo và sản xuất số lượng lớn”, Sánchez cho biết.

Sự kết hợp các robot tự đẩy với các lớp chức năng cũng mở ra cánh cửa mới cho những thiết kế tương tự để có thể có các ứng dụng trong các lĩnh vực như vận chuyển thuốc và cảm biến.