Podrobnosti: Vytvořeno 14. duben 2010; Napsal Vlasta Stancová

Vědci z University of Illinois vyvinuli novou silnou zbraň pro boj s nebezpečnými bakteriemi a viry. Podařilo se jim zdokonalit fotokatalytický (využívající viditelné světlo) dezinfekční proces tak, že je účinný dokonce i ve tmě.

Co je fotokatalýza

Fotokatalýza je proces, při kterém dochází k rozkladu chemických látek, bakterií, virů nebo mikročástic prachu působením fotokatalyzátoru a světelného záření. Řada látek se přirozeně a samovolně rozkládá působením světla, fotokatalyzátory jsou látky, které tento proces urychlují.

Oxit titaničitý, díky kterému je fotokatalýza funkční i ve tmě.

Povrch, který dezinfikuje sebe i okolí

Fotokatalýza se využívá zejména při samočistění a čistění okolního prostředí. Díky fotokatalýze může vzniknout speciální materiál, který bude odolný proti organickému znečištění tím, že rozloží veškeré na něm ulpělé, pevné látky.

Materiál ale může získat i schopnost rozkládat látky v blízkosti jeho povrchu, aniž by se ho částice přímo dotýkaly.

Nová fotokatalycká látka, kterou představují američtí vědci, tak může být použita například na čistění pitné vody, dezinfekci chirurgických nástrojů nebo k odstraňování nechtěných otisků prstů z choulostivých elektrických nebo optických součástek, displejů a obrazovek.

Pamatuje si světlo a zabíjí

„Nová fotokatalytická látka se může navíc pochlubit unikátní vlastností takzvané katalytické paměti. Pokračuje v zabíjení smrtelných patogenů až 24 hodin poté, co bylo světlo zhasnuto,“ říká profesor Jian Ku Shang, jeden z autorů studie, která bude vydána v časopise Journal of Materials Chemistry.

Vzorek nového fotokatalytického materiálu, který ničí nebezpečné bakterie a viry.

Výzkumný tým profesora Shanga dosáhl úspěchu už dříve, kdy vyvinul fotokatalytický materiál aktivovaný viditelným světlem místo ultrafialového, které je požadováno jinými katalyzátory. Podařilo se to obohacením matrice oxidu titaničitého atomy dusíku. Dezinfekční proces pak mohl být aktivován slunečním zářením nebo standardním vnitřním osvětlením.

Princip fotokatalytického rozkladu

Obecně je fotokatalytická látka aktivována světelným zářením o určité vlnové délce, které spustí chemickou reakci vedoucí k rozpadu jiné látky. V případě nového materiálu je prvním krokem reakce viditelného světla a katalyzátoru vedoucí k tvorbě párů elektronů a děr.

„Spousta těchto elektronů a děr se rychle rekombinuje, což limituje efektivnost katalyzátoru,“ vysvětluje profesor Shang. „Pro zvýšení efektivnosti jsme do matrice přidali nanočástice chemického prvku paládia.“ Sekundárně vznikají hydroxylové radikály, které zneškodňují bakterie a viry.

Když světlo zhasne, nanočástice paládia pomalu uvolňují polapené elektrony, které pak mohou reagovat s vodou a produkovat další oxidační látky s dezinfekčním účinkem. Ačkoliv dezinfekční aktivita ve tmě není tak vysoká jako při osvětlení, dezinfekční proces pokračuje.

Speciální dezinfekční barva již v prodeji

Využití fotokatalytického efektu není pro české vědce ničím novým. Už v roce 2008 dokončili vědci z Ústavu anorganické chemie AV ČR ve spolupráci se společností Rokospol, a. s. vývoj produktu Detoxy Color a v březnu téhož roku výrobek uvedli na trh. Jde o barvu, která umožňuje aktivní redukci škodlivin v ovzduší. Speciální aktivní látkou je zde oxid titaničitý, na němž rozklad škodlivých látek v plynné fázi probíhá. Organické látky se ve styku s tímto fotokatalyzátorem redukují až na vodu a oxid uhličitý.

Zdroje:

New visible light photocatalyst kills bacteria, even after light turned off. University of Illinois [on-line] <http://www.news.illinois.edu/>
Oxid titaničitý. Wikipedia. [on-line] <http://cs.wikipedia.org/>
Fotokatalýza. Wikipedia. [on-line] <http://cs.wikipedia.org/>
Detoxy Color. [on-line] <http://www.detoxycolor.cz/>

Nový materiál zabíjí bakterie