Selvlysende blæk fra æg

(Phys.org)—Luminescerende carbonnanopartikler baseret på carbon udviser fordelagtige optiske egenskaber. De er også biokompatible, og derfor bedre egnet til billeddannelsesprocedurer inden for biovidenskab end metalbaserede halvlederkvanteprikker. En række forskellige processer er således blevet udviklet til at gøre disse miniatureobjekter kendt som kulstofprikker eller C-prikker. Kinesiske forskere har nu introduceret en ny metode i tidsskriftet Angewandte Chemie , hvorved C-prikker kan fremstilles særligt hurtigt og billigt. Ud over, de har demonstreret brugen af ​​disse selvlysende prikker som printerblæk.

Den nye proces er baseret på plasma-induceret pyrolyse. Et plasma er en gas, hvis komponenter delvist eller fuldstændigt er blevet adskilt i ioner og elektroner. Dette plasma er meget reaktivt og energisk; dets anvendelser omfatter plasmasvejsning, hvor den tjener som varmekilde. Et team ledet af Su Chen ved Nanjing University of Technology dirigerede en særlig plasmastråle på en lille mængde æggeblomme eller æggehvide for at karbonisere materialet. Inden for et par minutter, de dannede C-prikker med et udbytte på ca. 6 %.

C-prikkerne opnået fra æggeblommen har en krystallinsk struktur og en diameter på ca. 2,2 nm; dem fra æggehviden er amorfe og måler omkring 3,4 nm. De indeholder hovedsageligt grafitiske strukturer. Ilt- og nitrogenatomer er også bundet til overfladen på forskellige måder, muliggør god opløselighed i en bred vifte af vandige og organiske opløsningsmidler. C-prikkerne er ikke følsomme over for syrer eller baser. Under UV-lys, de fluorescerer lyse blå. Det formodes, at luminescensen kommer fra passiverede overfladedefekter, der "fanger" det excitatoriske UV-lys som antenner.

Forskerne var i stand til at følge den pyrolytiske proces ved hjælp af termogravimetrisk analyse og IR-spektroskopi:den omfatter afvikling og nedbrydning af proteiner samt forskellige kemiske reaktioner. Mod enden, primært kuldioxid, ammoniak, og vand frigives. "Denne proces er ikke begrænset til æg, "forklarer Chen, "det fungerer med mange billige naturlige kulkilder, inklusive sukker."

Forskerne fremstillede blæk baseret på de selvlysende C-prikker og trykte glødende mønstre på en række forskellige overflader ved både inkjet- og silketryksprocesser. Tilsætning af små mængder organiske farvestoffer eller halvledende kvanteprikker gør det muligt at variere farven på blækket. "Sådanne fluorescerende blæk kan være nyttige i optoelektroniske applikationer, " siger Chen, "for eksempel i forfalskningssikker mærkning og optoelektroniske sensorapplikationer."