Ученые используют стекло, излучающее УФ-излучение, чтобы защититься от проблемных подводных биопленок. И хотя мы вряд ли увидим стеклянные корпуса кораблей в ближайшее время, эта технология может найти применение в таких приложениях, как подводные смотровые иллюминаторы или объективы камер.
Когда практически любой материал остается надолго в морской воде достаточно, на его поверхности образуется слизистая пленка из бактерий, грибов, водорослей и других морских микроорганизмов. Более крупные организмы, такие как ракушки, затем закрепляются на этой пленке, делая ее своим домом по мере роста и размножения.
Излишне говорить, что такие покрытия делают корпуса кораблей гораздо менее гидродинамичными, заставляя суда использовать больше топлива для движения с заданной скоростью. Биопленки также создают проблемы для подводных сооружений, защитных сетей и даже установок по опреснению морской воды.
Это явление известно как биообрастание. Основными методами предотвращения этого являются покрытие подводных поверхностей либо антимикробной краской, которая может нанести вред окружающей среде, либо специальными антипригарными материалами, которые приходится часто наносить повторно.
Одна из предлагаемых альтернатив включает освещение поверхностей внешним ультрафиолетовым светом, который убивает микроорганизмы. Однако, к сожалению, эффективность УФ-лучей снижается по мере удаления от источника, а мутная вода поглощает их.
И здесь на помощь приходит стекло, излучающее УФ-излучение (UEG). Вместо того, чтобы освещаться отдельной лампой, источник света, это является источником света.
Лейла Алидохт (слева) и Мариана Ланзарини-Лопес (справа) работают над стеклом, излучающим УФ-излучение, вместе с аспирантом-исследователем Атирой Харидас (в центре) Массачусетский университет в Амхерсте
Создано группой ученых под руководством инженеров Массачусетского университета в Амхерсте, материал состоит из обычного предметного стекла, покрытого с обратной стороны слоем наночастиц кремнезема и прозрачного полимера.
Ультрафиолетовый светодиод, расположенный рядом с слайдом, проецирует свет не на переднюю или заднюю часть стекла, а на один край его. Когда УФ-лучи проходят через толщину стекла, они рассеиваются и рассеиваются наночастицами, которые отражают УФ-свет, но не поглощают его.
В результате вся передняя часть (со стороны воды) ) поверхность предметного стекла равномерно излучает ультрафиолетовый свет. Оно делает это в 10 раз лучше, чем стекло без покрытия, освещенное таким же образом, сохраняя при этом удовлетворительное пропускание видимого и инфракрасного света.
При испытании технологии предметные стекла UEG вместе с контрольными предметными стеклами без покрытия были оставлены погруженными в воды Порт-Канаверал, штат Флорида, на 20 дней. В конце этого периода было обнаружено, что UEG снизил видимый рост биопленок на 98%.
Слайды UEG без биопленки по сравнению с контрольными образцами без покрытия Массачусетский университет в Амхерсте
Ученые теперь планируют экспериментировать со многими более крупные листы стекла, которые будут находиться под водой на гораздо более длительный период времени.
«Разработанная технология может быть использована для дезинфекции прозрачных поверхностей, таких как окна кораблей, плавучие сферы и заякоренные буи, объективы камер и датчики. для океанографических, сельскохозяйственных и водоочистных применений», — сказала научный сотрудник Лейла Алидохт, ведущий автор исследования.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Biofilm.
