సముద్ర జీవ కాలుష్యం — నీటికి గురైన ఉపరితలాలపై సూక్ష్మజీవులు, ఆల్గే మరియు పెద్ద జీవుల నిరంతర సంచితం — షిప్పింగ్, పరిశ్రమ మరియు ఆక్వాకల్చర్లో అత్యంత దృఢమైన మరియు ఖరీదైన సమస్యలలో ఒకటి. సుల్తాన్ ఖబూస్ విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు ఇప్పుడు సూక్ష్మ ఉపరితల నమూనాలను నానోస్కేల్ జింక్ ఆక్సైడ్ నిర్మాణాలతో కలిపి, బాక్టీరియా మరియు సూక్ష్మ ఆల్గే స్థిరపడటం కష్టతరం చేసే ఒక పదార్థ వ్యూహాన్ని నివేదించారు. ఈ ఫలితాలు PLOS One జర్నల్లో ప్రచురితమయ్యాయి.

అల్-బుసైది, డోబ్రెట్సోవ్, క్యావ్ మరియు మయింట్ రచించిన ఈ అధ్యయనం, D1, D2 మరియు D3 అని లేబుల్ చేయబడిన మూడు విభిన్న నమూనాల పాలిమర్ ఉపరితలాలపై జింక్ ఆక్సైడ్ నానోరాడ్ పూతలను తయారు చేసింది. ఫలిత పదార్థాలు నానోస్కేల్ జింక్ ఆక్సైడ్ నిర్మాణాల క్రింద మైక్రోస్కేల్ టోపోగ్రఫీని పొరలుగా ఏర్పరిచాయి, ఆపై బృందం ప్రయోగశాల ప్రవాహ పరిస్థితులలో ప్రతి కలయిక వలసరాజ్యాన్ని ఎంత బాగా నిరోధించిందో కొలిచింది.

జీవ కాలుష్యం నిరంతర ఇంజనీరింగ్ సమస్య ఎందుకు

సూక్ష్మజీవులు మరియు పెద్ద సముద్ర జీవులు నీటిలో మునిగిన ఉపరితలాలపై పేరుకుపోయినప్పుడు, పరిణామాలు మొత్తం కార్యకలాపాలలో ప్రతిధ్వనిస్తాయి. కాలుష్యం పట్టిన హల్ ఎక్కువ నీటిని లాగుతుంది, ఇది నౌక పనితీరును తగ్గిస్తుంది మరియు ఇంధన వినియోగాన్ని పెంచుతుంది. తుప్పు వేగవంతమవుతుంది. నీటి తీసుకోవడం మరియు వేడి ఎక్స్ఛేంజర్లు అడ్డుపడవచ్చు. ఆక్వాకల్చర్ పరికరాలు కూడా ప్రభావితమవుతాయి, అదే ప్రక్రియ చేపల పెంపక కేంద్రాలు ఆధారపడే హార్డ్వేర్కు ముప్పు కలిగిస్తుంది.

ఈ ఖర్చులు చాలా కాలంగా యాంటీఫౌలింగ్ పదార్థాల అన్వేషణను నడిపించాయి. పాత విధానాలు ప్రభావవంతమని నిరూపించబడ్డాయి కానీ తరచుగా పర్యావరణ ధరతో, మరియు రంగం ఎక్కువగా అటాచ్మెంట్ను పరిమితం చేస్తూ పర్యావరణ విషపూరితతను తగ్గించే మన్నికైన పూతలపై దృష్టి సారించింది. సుల్తాన్ ఖబూస్ విశ్వవిద్యాలయ బృందం తమ నానోస్ట్రక్చర్డ్ విధానాన్ని ఆ ప్రయత్నంలో ఉంచుతుంది.

World leaders urged to 'course correct' as UN nature goals fall short
More in Science

UN జీవవైవిధ్య సదస్సులో విధాన మార్పు కోసం పిలుపు

2030 నాటికి ప్రకృతి నష్టాన్ని ఆపి తిరగదొర్లించే ఒప్పందంలో దేశాలు వెనుకబడ్డాయని UN ముసాయిదా సమీక్ష సూచిస్తోంది; దీంతో Yerevan COP17పై హామీలను చర్యలుగా మార్చాలనే ఒత్తిడి పెరిగింది.

Read article

ఇంజనీరింగ్ చేసిన ఉపరితలాలు ఎలా నిర్మించబడ్డాయి

పరిశోధకులు మూడు విభిన్న మైక్రోపాటర్న్లను కలిగి ఉన్న పాలిమర్ సబ్స్ట్రేట్ల పైన జింక్ ఆక్సైడ్ నానోరాడ్ పూతలను ఉత్పత్తి చేశారు. స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ చిత్రాలు పూత పూయని మైక్రోపాటర్న్డ్ పాలిమర్ల జ్యామితిని, అలాగే మూడు డిజైన్లలో ప్రతిదానికీ క్రాస్ సెక్షన్లను నమోదు చేశాయి, ZnO పొర వేయడానికి ముందు నిర్మాణాత్మక ప్రాతిపదికను అందించాయి.

డిజైన్ తర్కం రెండు పొడవు స్కేల్లను కలపడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మైక్రోస్కేల్ నమూనాలు నీరు మరియు జీవులు ఉపరితలంతో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో మారుస్తాయి, అయితే నానోస్కేల్ జింక్ ఆక్సైడ్ రాడ్లు చాలా సూక్ష్మ రిజల్యూషన్లో రసాయన శాస్త్రం మరియు ఆకృతిని జోడిస్తాయి. కలిసి, రెండు స్థాయిల నిర్మాణం సాధారణ పాలిమర్ నుండి చాలా భిన్నంగా ప్రవర్తించే పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేసింది.

ప్రవాహ పరిస్థితులలో పరీక్ష

స్థిర ఇమ్మర్షన్పై ఆధారపడకుండా, బృందం ఇంజనీరింగ్ చేసిన ఉపరితలాలను ప్రయోగశాల ప్రవాహ పరిస్థితులలో పరీక్షించింది. రెండు జీవులు ప్రధాన జీవ పరిశోధనలుగా పనిచేశాయి: బాక్టీరియం Escherichia coli మరియు సముద్ర డయాటమ్ Amphora sp. బాక్టీరియం మరియు డయాటమ్ రెండింటినీ ఎంచుకోవడం పరిశోధకులను కాలుష్య ప్రక్రియలో రెండు విభిన్న దశలను పరిశీలించడానికి అనుమతించింది — ప్రారంభ బాక్టీరియల్ అటాచ్మెంట్ మరియు బయోఫిల్మ్ సమాజాలను ఏర్పరచడంలో సహాయపడే ఏకకణ ఆల్గే స్థిరపడటం.

బృందం వైట్లెగ్ ష్రింప్ Litopenaeus vannamei లార్వాలను ఉపయోగించి సంభావ్య తీవ్ర విషపూరితతను కూడా అంచనా వేసింది, ఇది యాంటీఫౌలింగ్ రసాయన శాస్త్రం లక్ష్యం కాని సముద్ర జీవితానికి హాని కలిగిస్తుందా అనే విస్తృత ప్రశ్నకు సంబంధించిన దశ.

Hybrid quantum computers could finally get to grips with light and matter
More in Science

హైబ్రిడ్ క్వాంటం కంప్యూటర్లు కాంతి, పదార్థాన్ని మరింత సమర్థంగా మోడల్ చేయగలవు

పదార్థ కణాలు, బలాలను మోసే కణాల మధ్య బలమైన పరస్పర చర్యలను అనుకరించేందుకు MIT పరిశోధకులు హైబ్రిడ్ క్వాంటం-కంప్యూటింగ్ టూల్‌కిట్‌ను అభివృద్ధి చేశారు.

Read article

తడి స్వభావం నాటకీయంగా మారింది

జింక్ ఆక్సైడ్ పూత వేయడం నమూనాల పాలిమర్ల తడి ప్రవర్తనను మార్చింది. పూత పూయని ఉపరితలాలు 80 నుండి 90 డిగ్రీల ప్రాంతంలో నీటి సంపర్క కోణాలను చూపించాయి. పూత తర్వాత, సంపర్క కోణాలు సుమారు 150 నుండి 165 డిగ్రీలకు పెరిగాయి, ఉపరితలాలను highly water-repellentగా మార్చాయి.

ఆ మార్పు ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే తగ్గిన తడి స్వభావం ద్రవ పొర ఎంత వేగంగా వ్యాపిస్తుంది మరియు జీవులు ఉపరితలంతో ఎంత గట్టిగా సంబంధాన్ని ఏర్పరచుకోగలవు అనేదాన్ని పరిమితం చేయగలదు. ఈ అధ్యయనంలో, తడి స్వభావం గమనించిన యాంటీఫౌలింగ్ పనితీరుకు ఏకైక వివరణగా కాకుండా అనేక అంశాలలో ఒక దోహదకారిగా పరిగణించబడుతుంది.

Can nanostructured surfaces help keep marine equipment clean?
The scanning electron microscope (SEM) images for different polymer micropattern (without ZnO coating) and their cross sections D1 (a,d), D2 (b,e), and D3(c,f) used in this study. Credit: Al-Busaidi A, Dobretsov S, Kyaw HH, Myint MTZ (2026) Antifouling properties of ZnO nanorods coating on micropatterned polymers. PLoS One 21(9): e0357826

అటాచ్మెంట్ ఫలితాలు నమూనా మరియు జీవి ప్రకారం భిన్నంగా ఉన్నాయి

జీవ ఫలితాలు స్పష్టంగా నమూనా-ఆధారిత ప్రభావాన్ని వెల్లడించాయి. పూత పూసిన D1, D2 మరియు D3 ఉపరితలాలపై వరుసగా బాక్టీరియల్ అటాచ్మెంట్ 60.3%, 48.8% మరియు 5.8% తగ్గింది. డయాటమ్ కవరేజీ, అదే సమయంలో, అదే మూడు ఉపరితలాలపై 9.9%, 72.9% మరియు 71.8% పడిపోయింది.

  • D1: బాక్టీరియల్ అటాచ్మెంట్లో బలమైన తగ్గుదల 60.3%, కానీ డయాటమ్ కవరేజీలో కేవలం 9.9% తగ్గుదల.
  • D2: మితమైన బాక్టీరియల్ తగ్గుదల 48.8% మరియు డయాటమ్ కవరేజీలో పెద్ద 72.9% పతనం.
  • D3: బలహీనమైన బాక్టీరియల్ ఫలితం 5.8%, అయినప్పటికీ డయాటమ్ కవరేజీని 71.8% తగ్గించింది.

ఈ సంఖ్యల వ్యాప్తి గమనార్హం. రెండు జీవి రకాలలో ఏ ఒక్క మైక్రోపాటర్న్ ఆధిపత్యం చెలాయించలేదు: బాక్టీరియాను ఉత్తమంగా నిరోధించిన జ్యామితి డయాటమ్లపై పేలవంగా పనిచేసింది, మరియు దీనికి విరుద్ధంగా కూడా. ఆ భేదం రెండు జీవులు విభిన్న ఉపరితల సూచనలకు ప్రతిస్పందిస్తాయని, మరియు నమూనా జ్యామితి పరిష్కరించబడిన సమస్య కాకుండా ట్యూన్ చేయగల వేరియబుల్ అని సూచిస్తుంది.

'DNA Typewriter' records cells' history in developing mouse embryo
More in Science

DNA Typewriter ఎలుక పిండం కణాల వంశవృక్షాన్ని పునర్నిర్మించింది

ఎలుక పిండం అభివృద్ధిలోని 13.5 రోజుల పాటు కణాల సంబంధాలను గుర్తించడానికి పరిశోధకులు పునఃరూపకల్పన చేసిన DNA-రికార్డింగ్ వ్యవస్థను ఉపయోగించారు.

Read article

యాంటీఫౌలింగ్ ప్రభావాన్ని ఏది నడిపిస్తోంది

రచయితలు పనితీరును ఒక ప్రధాన కారకం కాకుండా యంత్రాంగాల కలయికకు ఆపాదిస్తారు. వారి వివరణలో జింక్ అయాన్ల విడుదల, రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల ఉత్పత్తి, ఉపరితలం యొక్క తడి స్వభావం, మరియు మైక్రోస్కేల్ మరియు నానోస్కేల్ నిర్మాణాల మధ్య పరస్పర చర్య ఉన్నాయి.

జింక్ అయాన్ విడుదల మరియు రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతులు జోడించిన జీవులకు అంతరాయం కలిగించగల రసాయన మార్గాలు, అయితే తడి స్వభావం మరియు మైక్రో-నానోస్కేల్ టోపోగ్రఫీ జీవులు మొదట స్థిరపడగలవా అనేదాన్ని ప్రభావితం చేసే భౌతిక మార్గాలను సూచిస్తాయి. వీటిని సంయుక్త ప్రభావంగా ప్రదర్శించడం నమూనాలలో గమనించిన వైవిధ్యంతో స్థిరంగా ఉంటుంది — ఒకే జింక్ ఆక్సైడ్ రసాయన శాస్త్రాన్ని పంచుకున్నా మైక్రోపాటర్న్ జ్యామితిలో భిన్నంగా ఉన్న ఉపరితలాలు గణనీయంగా భిన్నమైన జీవ ఫలితాలను ఉత్పత్తి చేశాయి.

పర్యావరణ ప్రశ్నలు ఇంకా తెరిచే ఉన్నాయి

జింక్ సముద్ర వాతావరణాలలో తటస్థ సంకలితం కాదు, మరియు అయాన్ విడుదలపై ఆధారపడే పూతలు నీటి కాలమ్లో దీర్ఘకాలిక బహిర్గతం గురించి సమర్థవంతమైన ప్రశ్నలను లేవనెత్తుతాయి. పరీక్షా కార్యక్రమంలో వైట్లెగ్ ష్రింప్ లార్వాలను చేర్చడం ఆ ఉద్రిక్తతను నేరుగా గుర్తిస్తుంది. ఈ పని ఏర్పరచనిది పూర్తి పర్యావరణ ప్రొఫైల్; తీవ్ర విషపూరిత పరీక్ష ప్రారంభ దశ, పర్యావరణ వ్యవస్థ ప్రభావాల పూర్తి అంచనా కాదు.

అయితే, విస్తృత లక్ష్యం స్పష్టంగా ఉంది: పాత రసాయన శాస్త్రాలతో సంబంధం ఉన్న ప్రతికూలతలు లేకుండా పనిచేసే యాంటీఫౌలింగ్ పదార్థాలు. భౌతిక టోపోగ్రఫీని నియంత్రిత రసాయన భాగంతో జత చేసే పూత అవసరమైన క్రియాశీల పదార్థం మొత్తాన్ని పరిమితం చేస్తూ పనితీరును ట్యూన్ చేసే మార్గాలను అందించగలదు.

మైక్రో- మరియు నానోస్ట్రక్చర్డ్ యాంటీఫౌలింగ్ కోసం తదుపరి ఏమి ఉంది

ఈ ఫలితాల నుండి అనేక ప్రశ్నలు అనుసరిస్తాయి. నిజమైన సముద్ర వాతావరణాలు ఒకే బాక్టీరియం మరియు ఒకే డయాటమ్ కంటే చాలా సంక్లిష్టమైన కాలుష్య సమాజాలను ప్రదర్శిస్తాయి, మరియు కాలుష్యం ప్రయోగశాల ప్రవాహ పరీక్ష కాలవ్యవధి కంటే నెలల పాటు అభివృద్ధి చెందుతుంది. రాపిడి, సూర్యకాంతి మరియు పునరావృత ఇమ్మర్షన్ క్రింద మన్నిక నమూనాల జింక్ ఆక్సైడ్ పూతలు సేవలో నిలదొక్కుకోగలవా అనేది నిర్ణయిస్తుంది.

అయినప్పటికీ, ఈ అధ్యయనం యాంటీఫౌలింగ్ సాహిత్యానికి ఉపయోగకరమైన డేటా పాయింట్ను జోడిస్తుంది. ఇది మైక్రోస్కేల్ పాటర్నింగ్ మరియు నానోస్కేల్ జింక్ ఆక్సైడ్ పాలిమర్ సబ్స్ట్రేట్లపై కలపవచ్చని, ఫలిత ఉపరితలాలు బలంగా నీటిని వికర్షించేవిగా మారతాయని, మరియు బాక్టీరియా మరియు డయాటమ్ల అటాచ్మెంట్ గణనీయంగా తగ్గించబడుతుందని చూపిస్తుంది — తగ్గుదల పరిమాణం ఏ నమూనా ఉపయోగించబడిందనే దానిపై భారీగా ఆధారపడి ఉంటుంది.

హల్ పూతలు, ఇన్టేక్ రక్షణ మరియు ఆక్వాకల్చర్ హార్డ్వేర్పై పనిచేసే ఇంజనీర్లకు, ఆ నమూనా-ఆధారిత ప్రవర్తనే అత్యంత actionable ఫలితం: ఉపరితల ఆకృతి రూపకల్పన దానికి వేయబడిన రసాయన శాస్త్రం వలెనే ముఖ్యమైనది కావచ్చు.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదికపై ఆధారపడి ఉంది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.

Originally published on phys.org