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更有效的是，它具有磁性，可以用磁铁轻松地从水中吸走污染物。最近，研究小组对这些颗粒进行了优化，以捕获对水生生物有害的雌激素荷尔蒙。

介绍和意义

研究人员在美国化学学会（ACS）秋季会议上展示了他们的成果。美国化学学会 2023 年秋季会议有大约 12000 个关于各种科学主题的报告。

海洋、湖泊和河流中的水会受到各种污染物的污染，因此需要一种简单而廉价的清洁方法。一个研究小组正在设计一种磁性纳米粒子，这种粒子可以靶向雌激素等特定污染物，这些污染物被废水带入水道，可能对水生生物有害。这些颗粒由氧化铁制成，我们大多数人都知道氧化铁是铁锈。研究人员可以改变颗粒的表面，使其能够吸附各种污染物。然后，磁铁就能将颗粒连同附着在颗粒上的污染物一起吸出水面。资料来源：美国化学学会

"我们的'智能锈'便宜、无毒、可回收，"该项目的首席研究员马库斯-哈利克博士说。"我们已经证明了它对各种污染物的用途，显示出这项技术在大幅改善水处理方面的潜力。"

智能锈背后的科学

多年来，Halik 的研究团队一直在研究去除水中污染物的环保方法。他们使用的基础材料是超顺磁性氧化铁纳米颗粒，这意味着它们会被磁铁吸引，但不会相互吸引，因此颗粒不会结块。

为了让它们变得"聪明"，研究小组开发了一种技术，将膦酸分子附着在纳米大小的球体上。埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学的哈里克说："我们在氧化铁内核上添加一层分子后，它们看起来就像从这些颗粒表面伸出的毛发。然后，通过改变与膦酸另一侧结合的物质，研究人员可以调整纳米粒子表面的特性，从而强力吸附不同类型的污染物。"

早期版本的智能铁锈能吸附从地中海采集的原油和从研究人员所在大学附近采集的池塘水中的草甘膦。此外，研究小组还证明，智能锈可以去除实验室和河水样本中添加的纳米塑料和微塑料。

针对荷尔蒙污染物

到目前为止，该团队已经锁定了大部分大量存在的污染物。卢卡斯-穆勒（Lukas Müller）是一名研究生，他将在本次会议上展示自己的新成果。当我们体内的一些激素被排出体外时，它们会被冲入废水中，最终进入水道。天然和合成雌激素就是这样一类激素，这些污染物的主要来源包括人类和牲畜的排泄物。环境中的雌激素含量很低，因此很难清除。然而，即使这些含量也已被证明会影响一些植物和动物的新陈代谢和繁殖，不过长期低含量的这些化合物对人类的影响还不完全清楚。

穆勒说："我从最常见的雌激素雌二醇开始，然后是其他四种分子结构相似的衍生物。雌激素分子具有笨重的类固醇主体和带轻微负电荷的部分。为了利用这两个特点，他在氧化铁纳米粒子上涂上了两组化合物：一组带长电荷，另一组带正电荷。研究人员推测，这两种分子在纳米粒子表面形成了数十亿个"口袋"，将雌二醇吸入并困住。"

由于肉眼看不到这些"口袋"，Müller 一直在使用高科技仪器来验证这些雌激素捕获"口袋"是否存在。初步结果显示，从实验室样本中提取激素的效率很高，但研究人员还需要从固态核磁共振光谱和小角中子散射等其他实验来验证口袋假说，并且正试图用不同的拼图来理解分子究竟是如何在纳米粒子表面组装的。

未来展望

展望未来，研究小组打算在现实世界的水样中测试这些颗粒，并确定它们可以重复使用的次数。研究人员说，由于每个纳米粒子都有很大的表面积和很多口袋，因此它们应该能够去除多个水样中的雌激素，从而降低每次清洗的成本。Halik总结说："通过反复循环使用这些颗粒，这种水处理方法对材料的影响可能会变得非常小。"