Kropki kwantowe pomogą w oczyszczaniu środowiska?
Naukowcy uważają, że jest możliwe wytwarzanie kropek kwantowych z materiałów odpadowych, a następnie używanie ich do usuwania zanieczyszczeń.
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii w 2023 r. skupiła się na kropkach kwantowych – obiektach tak małych, że są kontrolowane przez dziwne i złożone zasady fizyki kwantowej. Wiele kropek kwantowych stosowanych w elektronice jest wytwarzanych z toksycznych substancji, ale ich nietoksyczne odpowiedniki są obecnie opracowywane i badane pod kątem zastosowań w medycynie i środowisku.
Jeden zespół badaczy skupia się na kropkach kwantowych na bazie węgla i siarki, wykorzystując je do tworzenia bezpieczniejszych niewidzialnych atramentów i pomocy w dekontaminacji zasobów wodnych. Naukowcy ci przedstawili wyniki swoich badań na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego (ACS).
Oczywiste i nieoczywiste wykorzystanie kropek
Kropki kwantowe to syntetyczne kryształy półprzewodnikowe w skali nanometrów, które emitują światło. Są stosowane w takich zastosowaniach, jak wyświetlacze elektroniczne i ogniwa słoneczne.
Wiele konwencjonalnych kropek kwantowych jest toksycznych, ponieważ pochodzą z metali ciężkich. Pracujemy więc nad niemetalicznymi kropkami kwantowymi, ponieważ są przyjazne dla środowiska i mogą być stosowane w zastosowaniach biologicznych – powiedział Md Palashuddin Sk, adiunkt chemii na Aligarh Muslim University w Indiach, cytowany na portalu.
Kropki kwantowe są maleńkie – zwykle mają średnicę kilkudziesięciu atomów. Ponieważ są tak małe, ich właściwości są kontrolowane przez efekty kwantowe, co sprawia, że zachowują się nieco dziwnie w porównaniu do większych obiektów. Mianowicie, emitują światło inaczej niż można by się spodziewać; na przykład materiały złote wydają się niebieskie w tej skali. Niemetaliczne kropki kwantowe wykazują ten sam efekt i zostały zbadane przez innych badaczy jako narzędzie do bioobrazowania. Palashuddin skupił się na projektowaniu kropek kwantowych na bazie węgla i siarki (odpowiednio Cdots i Sdots) do różnych innych zastosowań.
Węgiel i siarka są bardzo powszechnymi, niedrogimi materiałami i można je łatwo syntetyzować w kropki kwantowe. Można wytwarzać kropki węglowe z materiałów odpadowych, a następnie używać ich do usuwania zanieczyszczeń – to sposób na to, aby proces zatoczył pełne koło – dodał Palashuddin.
Palashuddin już wykorzystał Cdots i Sdots na wiele sposobów, choć oba są stosunkowo niedawnymi odkryciami. Wcześniej zespół zaprojektował kropki, które świeciły różnymi kolorami, w zależności od tego, jakie zanieczyszczenia napotkały.
Usuwanie zanieczyszczeń
Zespół opracował również metody całkowitego usuwania zanieczyszczeń z wody, zamiast ich identyfikowania lub degradowania. Specjalnie zaprojektowali Cdots do wchłaniania oleju samochodowego i obecnie badają system filtrów oparty na Cdot, który pomoże w usuwaniu wycieków oleju.
Palashuddin ma nadzieję wykorzystać niemetaliczne kropki swojego zespołu między innymi do identyfikacji i rozdzielenia różnych zanieczyszczeń w rzece, w tym pestycydów, surfaktantów, jonów metali, antybiotyków i barwników. W idealnym przypadku kropki będą funkcjonalizowane, aby wychwytywać jak najwięcej z tych różnych zanieczyszczeń na swoich powierzchniach, dzięki czemu będzie można je łatwo usunąć.
Zespół ma nadzieję, że jego praca przyczyni się do poszerzenia zastosowań niemetalicznych kropek kwantowych i umożliwi wykorzystanie ich wyjątkowych właściwości w środowisku.
Badania zostały sfinansowane przez Radę ds. Badań Naukowych i Inżynieryjnych oraz Komisję ds. Dotacji Uniwersyteckich Rządu Indii.
Źródło: scitechupdates.com
Czytaj też: Na Azorach powstanie kosmodrom?
Grafika tytułowa: Indra Projects / Unsplash
