為有效緩解全世界日益嚴(yán)重的水污染及水資源短缺問題，近日美國能源部SLAC國家加速器實驗室及斯坦福大學(xué)的 研究 人員已經(jīng)開發(fā)出一個納米結(jié)構(gòu)器件，大約郵票的一半大小，也是利用太陽光譜的可見光部分（包含太陽能50%的能量）進(jìn)行消毒，但是比UV消毒法更快。
在世界的許多地方，不潔水安全利用的唯一方法是把它煮沸，這會消耗寶貴的燃料，或者將其置于塑料瓶里放在陽光下，利用紫外線殺死微生物。紫外線只占太陽總能量的4%，因此，紫外線方法需要花費6到48小時，如果用這種方式消毒水，就限制了人們的用水量。
今天發(fā)表在《自然納米技術(shù)》上的文章介紹了該技術(shù)，陽光照射到這個小裝置上，會引發(fā)過氧化氫和其他消毒化學(xué)物質(zhì)的形成，能夠在短短20分鐘里，殺死超過99.999%的細(xì)菌。當(dāng)它們的工作完成后，消毒化學(xué)物質(zhì)迅速消失，只留下純凈的水。
“我們的設(shè)備看起來像一個長方形的黑玻璃。我們只是把它扔到水里，并讓它在陽光照射下，太陽光就做了所有的工作，“該報告的主要作者ChongLiu說，她是在YiCui實驗室的一位博士后 研究 員，Cui是SLAC實驗室/斯坦福大學(xué)副教授斯，斯坦福材料和能源科學(xué) 研究 所的 研究 員。
在電子顯微鏡下，該裝置的表面看起來像一個指紋，有許多緊密排列的線條。這些線條是非常薄的薄膜， 研究 人員稱他們?yōu)?ldquo;納米片”——二硫化鉬，它們堆積在邊緣，像迷宮的墻壁，長方形玻璃的頂。
在日常生活中，二硫化鉬是一種工業(yè)潤滑劑。但是，像許多材料一樣，當(dāng)將它制成納米結(jié)構(gòu)時，它會呈現(xiàn)出完全不同的屬性。在這種情況下，它可以成為一種光催化劑：當(dāng)光線射入的時候，許多電子離開它們原來的位置，去參加化學(xué)反應(yīng)。
通過使二硫化鉬的納米結(jié)構(gòu)達(dá)到正確的厚度，科學(xué)家就能讓它們吸收全部可見光。在整個納米結(jié)構(gòu)上覆蓋一層薄薄的銅，作為催化劑，它們可以利用陽光來觸發(fā)他們想要的化學(xué)反應(yīng)——產(chǎn)生“活性氧物質(zhì)”，如過氧化氫，這是一種常用的消毒劑，能夠殺死水中的細(xì)菌。
二硫化鉬價格便宜，易于制造，想要在發(fā)展中國家廣泛使用該設(shè)備，這是一個重要的考慮因素，cui說。比起傳統(tǒng)光催化劑，它能吸收更多的太陽可見光。
這種方法不是萬能的，例如，它不能去除水中的化學(xué)污染物。到目前為止，科學(xué)家們只測試了三種細(xì)菌菌株，目前我們還沒有理由認(rèn)為，它不會殺死其他細(xì)菌菌株和其他類型的微生物，如病毒。畢竟我們只在實驗室對它進(jìn)行了含菌水的測試，并沒有在現(xiàn)實世界的復(fù)雜污染環(huán)境中進(jìn)行測試。
不過，“設(shè)計這樣一種材料，能夠?qū)崿F(xiàn)不潔水快速消毒，而且這種方法確實有效，非常令人興奮，”Liu說。目前她正在Cui的實驗室工作，研制一種用于對抗煙霧的空氣過濾器。“我們的目的是要解決環(huán)境污染問題，使人們能夠更好地生活。”
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