Le dioxyde de manganèse pourrait rendre la préparation de micromoteurs de plus en plus rentable, ouvrant de nouvelles voies à leur utilisation, selon une nouvelle étude de l'Université de Finlande orientale.
Les micromoteurs synthétiques sont de minuscules particules dont les dimensions sont inférieures au diamètre d'un cheveu humain. Les micromoteurs peuvent subir un mouvement autonome dans des environnements liquides, qui peut être entraîné par divers moyens tels qu'un carburant chimique, ultrason, champ lumineux ou magnétique. Les micromoteurs à carburant sont souvent de nature catalytique, ce qui provoque la transformation d'un combustible chimique en produits de réaction qui conduisent à une autopropulsion des particules. Les micromoteurs peuvent trouver une utilisation à l'avenir, par exemple, dans l'administration ciblée de médicaments, catalyse spécifique ou détection chimique de substances nocives.
Le platine est le matériau catalytique le plus largement exploré pour la préparation de micromoteurs. Il décompose efficacement le peroxyde d'hydrogène en oxygène gazeux et en eau. Cependant, le platine est un élément chimique extrêmement rare et souffre également de sérieuses limitations, tels que l'efficacité catalytique considérablement réduite dans les environnements riches en sel et l'inactivation complète en présence de composés contenant du soufre. Le dioxyde de manganèse est un matériau inorganique alternatif qui peut décomposer le peroxyde d'hydrogène de la même manière que le platine. Le dioxyde de manganèse est également bon marché et disponible en grande quantité. Ainsi, c'est un nouveau matériau très potentiel pour la préparation de micromoteurs catalytiques, mais a été à peine exploré à ce jour.
Dans l'étude, une variété de micromoteurs à base de dioxyde de manganèse ont été synthétisés et caractérisés en termes de comportement de mouvement en solution. Sur la base des résultats, les micromoteurs préparés présentaient une efficacité de propulsion remarquable même en présence de très faibles concentrations de carburant. Pour démontrer leur potentiel d'applications pratiques, les micromoteurs ont été utilisés pour l'élimination des colorants organiques de l'eau. Le processus d'élimination des colorants était basé sur un effet unique qui combinait des processus de dégradation catalytique et de séparation de bulles par adsorption. L'efficacité d'élimination du colorant était supérieure à 90 pour cent en seulement une heure de temps de réaction sans mélange externe. En outre, le dioxyde de manganèse a été utilisé comme moyen simple pour protéger les micromoteurs conventionnels à base de platine de la toxicité du soufre.
Les micromoteurs automoteurs peuvent offrir de nouvelles opportunités pour administrer des médicaments précisément à la tumeur, avec des effets indésirables minimes sur les tissus sains. Les micromoteurs possèdent également un énorme potentiel pour convertir les polluants de l'eau en produits non toxiques ou moins toxiques, même dans des zones difficiles d'accès et sur des sites éloignés, où les moyens externes de mélange pour accélérer les processus ne sont pas viables. Micromoteurs au dioxyde de manganèse, qui peut subir un mouvement rapide pendant une durée suffisante en présence d'une faible concentration de peroxyde d'hydrogène, devraient trouver diverses applications pour l'administration active de médicaments et l'assainissement de l'eau.
