Sunce – antibakterijski čistač
Da je sunce dobro za zdravlje čovjek zna valjda od kamenog doba. No da se približimo malo današnjici sjetimo se naših baka koje su u proljeće iznosile tepihe, kapute i posteljinu u dvorište, na sunce. Znale su da roba tako postaje svježija, mirisnija i zdravija, no nisu naravno znale da to imaju zahvaliti ultraljubičastom zračenju. Još su manje znale da to zračenje stvara slobodne radikale posebnoga tipa, tzv. ROS (reactive oxygen species = reaktivne kisikove vrste). Oni opet ubijaju bakterije te razgrađuju organske spojeve od kojih ustajala posteljina vonja. (O alergenima da i ne govorimo.)
Sve je to dakako poznato kemičarima. Ultraljubičaste zrake izbacuju elektrone iz molekula te tako iz vode, H2O, i kisika, O2, nastaju radikali OH i O2-, koji opet u reakciji s vodom i kisikom daju ozon, O3, i vodikov peroksid, H2O2. Ako mislite da sam malo previše zabrazdio u kemiju, reći ću vam da ima dvadesetak reakcija slobodnih radikala u kojima sudjeluje samo voda i kisik, dok se broj onih u kojima sudjeluju i drugi spojevi kojih ima u zraku – poput metana, freona i dušikovih oksida – ni broja ne zna. Zahvaljujući tim nadasve kompliciranim kemijskim procesima sunce čisti zrak…
No problem je sa suncem što u “čišćenju zraka” sudjeluje samo 4 % njegova zračenja, naime ultraljubičasto zračenje tipa UVA i UVB. Drugim riječima, sunčevim se zrakama može doduše dezinficirati voda, no to predugo traje – od šest sati do dva dana. Ekskluzivnosti UVA i UVB zračenja ipak je, čini se, došao kraj jer su u časopisu Nature Nanotechnology od 15. srpnja ove godine znanstvenici sa Sveučilišta Stanford objavili članak u kojem su opisali “čudesnu” tvar koja obasjana sunčevom svjetlošću proizvodi radikale (ROS), a oni opet uništavaju bakterije. (Voditelj istraživačkog tima bio je Kinez Yi Cui, kojeg smo već spomenuli kao konstruktora silicijeve litij-ionske baterije.)
“Čudesna tvar” u čisto kemijskom smislu posve je obična. Riječ je o molibdenovom disulfidu, MoS2, odavna poznatom kao molibdenova ruda (molibdenit). No novost je što se ta tvar “izrezuje” u jedva 40 nanometara tanke slojeve. Kada se ti slojevi obasjaju vidljivim sunčevim zračenjem stvaraju se parovi elektrona i rupa (jer molibdenov disulfid je poluvodič!), a s njima i radikali od molekula koje se nađu blizu površine molibdenova disulfida. Rezultat?
Nakon jednog sata broj se bakterija u vodi smanjio deset puta, a nakon dva sata praktički ih više nije bilo (10-5 dezinfekcije: preživjela je tek jedna od stotinu tisuća bakterija). Još su bolji rezultati postignuiti kada su nanoslojevi molibdenova disulfida nanešeni na bakrenu podlogu. Tada je “potpuna” dezinfekcija (10-5) postignuta već nakon dvadeset minuta.
Primjenu FLV-MoS2 (few-layered vertically aligned MoS2 = MoS2 poredan u nekoliko vertikalnih slojeva), kako se zove novo sredstvo za dezinfekciju, nije teško sagledati. Prije svega ona bi omogućila praktički besplatno dobivanje čiste pitke vode za stanovništvo trećega svijeta. Vojnici i planinari dolazili bi pak do pitke vode sunčanjem svojih čuturica. Nova bi se tehnologija mogla primijeniti i za dezinfekciju bazena: oblaganjem njegova dna bakrenim pločicama s naparenim vertikalnim slojevima molibdenova disulfida bazen bi bio čist od bakterija bez dodatka bilo kakve kemikalije. Jedini je uvjet da sija sunce – ali tko se kupa kada pada kiša?