_ Curățarea contaminanților de mediu cu tehnologia quantum dot

Premiul Nobel pentru Chimie din 2023 sa concentrat pe punctele cuantice — obiecte atât de mici, încât sunt controlate de regulile ciudate și complexe ale fizicii cuantice. Multe puncte cuantice utilizate în electronică sunt făcute din substanțe toxice, dar omologii lor netoxici sunt acum dezvoltate și explorate pentru utilizări în medicină și în mediu. O echipă de cercetători se concentrează asupra punctelor cuantice pe bază de carbon și sulf, folosindu-le pentru a crea cerneluri invizibile mai sigure și pentru a ajuta la decontaminarea rezervelor de apă.

Cercetătorii își vor prezenta rezultatele astăzi la reuniunea de primăvară a grupului. Societatea Americană de Chimie (ACS).

Punctele cuantice sunt cristale sintetice semiconductoare la scară nanometrică care emit lumină. Sunt utilizate în aplicații precum afișaje electronice și celule solare. „Multe puncte cuantice convenționale sunt toxice, deoarece sunt derivate din metale grele”, explică Dr Palashuddin Sk, profesor asistent de chimie la Universitatea Muslim Aligarh din India. „Așadar, lucrăm la puncte cuantice nemetalice pentru că sunt ecologice și pot fi folosite în aplicații biologice.”

Punctele cuantice sunt minuscule – de obicei au doar zeci de atomi în diametru. Deoarece sunt atât de mici, proprietățile lor sunt controlate de efecte cuantice, ceea ce îi face să se comporte puțin ciudat în comparație cu obiectele mai mari. Și anume, emit lumină diferit decât ne-ar putea aștepta; de exemplu, materialele aurii apar albastru pe această scară. Punctele cuantice nemetalice prezintă același efect și au fost explorate de alți cercetători ca instrument pentru bioimagini. Palashuddin s-a concentrat pe proiectarea punctelor cuantice pe bază de carbon și sulf (Cdots și, respectiv, Sdots) pentru o varietate de alte aplicații.

„Carbonul și sulful sunt materiale foarte abundente, eficiente din punct de vedere al costurilor și pot poate fi sintetizat cu ușurință în puncte cuantice”, spune el. „Puteți face puncte de carbon din materiale deșeuri, apoi le utilizați pentru îndepărtarea poluanților – sunt o modalitate de a face procesul să se completeze.”

Palashuddin a pus deja Cdots și Sdots să lucreze într-o varietate de de moduri, deși ambele sunt descoperiri relativ recente. Deși mici, punctele au o suprafață mare, care poate fi ușor funcționalizat pentru a adapta punctele pentru diferite aplicații. Anterior, echipa a proiectat puncte care străluceau culori diferite, în funcție de contaminanții pe care i-au întâlnit. Asta însemna că ar putea ajuta la identificarea contaminanților - cum ar fi plumbul, cobaltul și cromul - într-o probă de apă, fără a îndepărta metale noi din puncte.

Pe lângă identificarea contaminanților, Cdots poate ajuta la descompunerea poluanților precum ca pesticide și coloranți în apă. Într-un proiect, Palashuddin și colaboratorul Amaresh Kumar Sahoo, un profesor asistent care studiază nanobiotehnologia la Institutul Indian de Tehnologia Informației, au format Cdots din coji de cartofi și apoi le-au montat pe roboți microscopici menționați să țintească și să degradeze coloranții toxici în probele care simulează apa poluată.

Echipa a dezvoltat, de asemenea, metode pentru a elimina complet contaminanții din apă, mai degrabă decât doar identificarea sau degradarea acestora. Ei au conceput Cdot special pentru a absorbi uleiul de automobile și explorează în prezent un sistem de filtrare bazat pe Cdot pentru a ajuta la tratarea scurgerilor de petrol.

În continuare, cercetătorii intenționează să-și pună în practică rezultatele de laborator în domeniu, eventual într-un proiect axat pe râul Yamuna. Acest râu trece direct prin New Delhi și este faimos contaminat, mai ales în zonele mai populate. Palashuddin speră să folosească punctele nemetalice ale echipei sale pentru a identifica și separa diferiții poluanți din râu, inclusiv pesticide, agenți tensioactivi, ioni metalici, antibiotice și coloranți. În mod ideal, punctele vor fi funcționale pentru a prinde cât mai mulți dintre acești contaminanți diferiți de pe suprafața lor, astfel încât să poată fi apoi îndepărtați cu ușurință.

Totuși, potențialele utilizări ale punctelor nemetalice nu se termină doar cu tratarea apei. Palashuddin și colegii săi investighează în prezent utilizări care s-ar putea alinia mai strâns cu punctele tradiționale pe bază de metal, dar fără probleme de toxicitate. De exemplu, unele puncte cuantice care emit lumină dezvoltate de echipă ar putea fi incluse în cerneluri invizibile pentru a ajuta la prevenirea contrafacerii sau încorporate în dispozitive care emit lumină, inclusiv în ecranele de televiziune.

Echipa speră ca munca lor. poate ajuta la lărgirea utilizărilor punctelor cuantice nemetalice și poate pune în funcțiune proprietățile lor unice în mediu.

(Fluierul)