ให้ความรู้เกี่ยวกับน้ำ

นักวิจัยของสถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจียได้ค้นพบวิธีใช้กระแสไฟฟ้าช็อตเล็กน้อยเพื่อฆ่าเชื้อในน้ำ ลดการใช้พลังงาน ค่าใช้จ่าย และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยีนี้สามารถรวมเข้ากับกริดไฟฟ้าหรือแม้กระทั่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ "นี่เป็นเทคโนโลยีการฆ่าเชื้อที่ค่อนข้างใหม่ และเราต้องการสาธิตในระดับเล็กๆ ก่อน แล้วจึงปรับปรุงการใช้งานจริงสำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ณ จุดใช้งานหรือนอกตาราง" Xing Xie, the Carlton S. กล่าว ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Wilder ในโรงเรียนวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม Xie และนักวิจัยหลังปริญญาเอก Ting Wang ตีพิมพ์บทความเรื่อง "Nanosecond Bacteria Inactivation Realized by Locally Enhanced Electric Field Treatment" ในNature Waterในเดือนมกราคม การไฟฟ้าท้องถิ่น แม้ว่าการบำบัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบดั้งเดิม (CEFT) จะใช้สำหรับการพาสเจอไรซ์อาหาร แต่ยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการฆ่าเชื้อโรคในน้ำดื่ม เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง เมื่อน้ำและแบคทีเรียสัมผัสกับไฟฟ้า เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียจะทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว ใน CEFT ค่าการนำไฟฟ้าต่ำของ น้ำ หมายความว่าพัลส์ระดับนาโนวินาทีจะไม่ชาร์จเมมเบรนได้เร็วพอที่จะฆ่าแบคทีเรียได้ นักวิจัยได้สร้างสนามไฟฟ้าเฉพาะที่ (LEEFT) ซึ่งนำกระแสไฟฟ้าไปยังแบคทีเรียโดยตรง อิเล็กโทรดมีนาโนทิปสีทองที่สร้างประจุเข้มข้นทันทีเมื่อเชื่อมต่อกับไฟฟ้า ทำให้ประจุสามารถเดินทางไปยังเมมเบรนและฆ่าแบคทีเรียได้เร็วขึ้นมาก "การยับยั้งแบคทีเรียที่รวดเร็วมากเพียงแค่ใช้พัลส์นาโนวินาทีเป็นเรื่องน่าประหลาดใจ เพราะในทางทฤษฎีแล้ว นาโนวินาทีพัลส์นั้นสั้นเกินไปที่จะฆ่าแบคทีเรียในการบำบัดด้วยสนามไฟฟ้าแบบเดิม เนื่องจากเมมเบรนใช้เวลาในการชาร์จ" หวังกล่าว "แต่ด้วยเวดจ์นาโนและโครงสร้างนาโนของ LEEFT เซลล์แบคทีเรียสามารถชาร์จได้โดยตรงจากโลหะนาโน ทำให้น้ำฆ่าเชื้อได้อย่างรวดเร็ว" นวัตกรรมไฟฟ้า เพื่อทดสอบเทคโนโลยีนี้ พวกเขาประดิษฐ์เวดจ์นาโนทองคำบนขอบอิเล็กโทรดของชิป จากนั้นจึงเพิ่มแบคทีเรียจำลองStaphylococcusลงในชิป ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการและมักพบในระบบน้ำ จากนั้น พวกเขาใช้คลื่นไฟฟ้าและดูว่าแบคทีเรียมีปฏิกิริยาอย่างไรแบบเรียลไทม์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เมื่อใช้ไฟฟ้าที่ 40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตรเป็นเวลา 200 นาโนวินาที 95% ของนาโนเวดจ์สามารถฆ่าแบคทีเรียได้สำเร็จ เมื่อเทียบกับ EFT ทั่วไป LEEFT ช่วยลดความแรงของสนามผสมผสานที่ใช้ลงได้แปดเท่า และลดเวลาการรักษาลง 1 ล้านครั้ง "เราพบว่าแม้แต่สัญญาณพัลส์ระดับนาโนวินาทีก็สามารถฆ่าแบคทีเรียใน LEEFT ได้ และไม่ใช่กรณีอื่นๆ" Wang กล่าว การขจัดสิ่งปนเปื้อนแบบแทบจะทันทีทันใดนี้ช่วยลดปริมาณไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการฆ่าเชื้อในน้ำ ทำให้เป็นทางเลือกด้านสุขอนามัยที่ราคาไม่แพง และชี้ให้เห็นถึงอนาคตที่การผลิตน้ำสะอาดอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลง