【文章概述】

太阳能驱动的活性氧 (ROS) 生成器是一种用于细胞死亡和水体净化的消毒技术。然而，大多数光催化剂需要在水环境中具有高稳定性以及产生具有足够数量和扩散长度的 ROS 以破坏病原体。在这里，开发了一种 ROS 生成系统，该系统由涂有锐钛矿二氧化钛的锥形晶体硅微线组成。该系统能有效地吸收了超过 300-1100 nm 波长的太阳光，对太阳光的利用率超过 95%，从而产生了有效的 ROS。该系统旨在产生各种 ROS种类，我们对细胞存活数据的总体分析显示 ROS 的扩散长度为 ∼9 μm，这意味着导致细胞损伤的最主要是 H2O2。令人惊讶的是，我们仅对TiO2∕c‑Si微丝发生器系统进行15分钟的光照射即可催化局部杀菌效果，与传统的 H2O2（~3 mM）杀菌水平相当。

【成果简介】

蔚山国立科学技术学院的Kwanyong Seo课题组制备了TiO2∕c‑Si微米丝阵列，用于太阳能驱动的活性氧(ROS) 发生器，用来杀死水体中的微生物和有害细菌，从而对水体起到净化作用。这项技术的特色在于ROS 发生器的的高效性能和环保，是水体净化杀菌的一项新技术。该材料符合奇材馆理念，后续开发值得期待！

【文章亮点】

（1）、TiO2∕c‑Si微米丝的制备与合成；

（2）、TiO2∕c‑Si微米丝的太阳能驱动的活性氧(ROS) 发生器具有高效的性能和环保无毒害的优势，是水体净化杀菌的一项新技术；

【图文导图】

图一 TiO2∕c‑Si微米线。使用TiO2∕c‑Si微米线的活性氧生成系统示意图。

图二 由于光催化活性氧的产生，细胞活力下降示意图。

图三 太阳能驱动的活性氧 (ROS) 相关的细胞死亡。

(a-c)使用汞灯照射的TiO2∕c‑Si微米线存在和不存在时活性氧受控效应的示意图和显微图像。

(e)在TiO2∕c‑Si微米线上照射2分钟后的LIVE/DEAD显微图像(左)和细胞毒性分析(右)。

(b-d)图像上的红色虚线表示照射区域，图像上的白色虚线表示细胞边界。

图四 估算来自TiO2∕c‑Si微米线的活性氧 (ROS) 的有效扩散长度的工作流程示意图。

【奇材馆点评】

总之，我们报告了一种太阳能驱动的活性氧ROS由TiO2∕c‑Si微米线组成的用于水体消毒的发生器。通过制造具有形态学和带隙控制的半导体异质结构，我们成功优化了系统以吸收更广泛的太阳光谱，充分催化 ROS 产生，导致对细胞的损伤，并表征有效扩散长度生成的 ROS。从概念上讲，水消毒用ROS 在日常生活中特别难以利用，因为直接处理被调节以符合安全限制，以减轻环境问题，并具有成本效益。而且，病原体通常自由游动，典型的速度为∼30μm/s，并具有较短的倍增时间（15分钟至15小时）水。详细的细胞死亡数据表明，我们的方法具有在有用的水消毒中具有巨大的潜力设备。我们还设想我们的技术可以扩展包括细胞的时空和定量控制命运（即细胞衰老）通过提供微观亚单或亚组氧化应激水平的可控性单细胞水平。

【论文信息】

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