Forskere, der studerer nanorørstoksicitet, udvikler metode til at finde dem i jord

(Phys.org) - Kulstofnanorør (CNT'er) kunne bane vejen for bemærkelsesværdig teknologi, fra forbedrede computerchips, fleksible computerskærme eller kropspanser, til sundhedsapplikationer såsom knogleheling og kræftbehandlinger.

I et forsøg på at bestemme toksiciteten af ​​disse materialer, en gruppe af Texas Tech -forskere har med succes bygget et testapparat, der kan kvantificere tilstedeværelsen af ​​CNT i en given prøve. Det er en proces, der er lettere sagt end gjort.

CNT'er forklaret

En CNT er en kulstofallotrop, ligesom grafit, trækul, diamanter eller grafen - verdens stærkeste kendte stof.

Til lægmanden, grafen er et supertyndt lag carbonatomer arrangeret i et sekskantet "bikage" -mønster. Konventionel blyantgrafit er simpelthen mange lag grafen stablet sammen. Når den rulles ind i et rør, grafen danner et CNT, en fiber 100 gange stærkere end stål og seks gange lettere.

"Det, der gør nanorør endnu mere bemærkelsesværdigt, er det faktum, at så mange af deres egenskaber er uden for diagrammerne, "sagde Micah Green, adjunkt i kemiteknik. "De er både elektrisk og termisk ledende, plus de er mekanisk stærke. Det er sjældent, at et stof ville kombinere alle tre. "

Industriel anvendelse vokser, det er bekymringer for, at disse nye nanomaterialer kan have negative eller utilsigtede virkninger på organismer og miljøet. Med det i tankerne, miljøtoksikologer ved Texas Tech undersøger CNT'ers skæbne i biologiske miljøer og deres evne til at ophobes i jord, planter eller andre organismer.

Et tilbagevendende spørgsmål har bremset disse undersøgelser:Hvordan kan nogen være sikker på, at de små CNT'er er til stede i den givne prøve?

"Det er som en nål i en høstak, "Grøn sagde." Hvordan kan du bevise nålens virkninger, hvis du ikke er sikker på, at det virkelig er derinde? "

Tilberedning af en løsning

Impulsen til arbejdet begyndte oprindeligt med en samtale mellem Green og Jaclyn Cañas, lektor i miljøgiftologi ved The Institute for Environmental and Human Health ved Texas Tech. Cañas beskrev problemet med at detektere CNT i afgrødeprøver. Green foreslog, at udsættelse af prøver for mikrobølger kunne afsløre tilstedeværelsen af ​​lige spor af nanorør.

CNT har den usædvanlige egenskab at udvikle ekstreme mængder varme ved udsættelse for mikrobølger, meget mere end typiske materialer. Faktisk, nanorørspulver antændes hurtigt og spontant, hvis det placeres i en almindelig mikrobølgeovn i køkkenet. Greens idé var at udsætte prøven for mikrobølger med lav effekt og måle den resulterende temperaturstigning.

Mohammad Saed, lektor i el- og computerteknik, sluttede sig til teamet for at bidrage med sin ekspertise inden for mikrobølgefysik.

Sammen, de tre forskningsgrupper byggede med succes et testapparat og beviste begreberne, at mikrobølge-baseret opvarmning kan kvantificere CNT-belastning inde i en planteprøve.

Foreløbige tests resulterede i en $ 300, 000 tilskud fra National Science Foundation, uddelt i sommeren 2011.

Yderligere test

Fortsat udvikling af enheden førte til en dobbeltblind test, hvor en elev fik prøver på en bestemt CNT -belastning, men ikke fik at vide, hvad koncentrationen var. Kandidatstuderende Fahmida Irin var hovedansvarlig for anvendelsen af ​​metoden. Den dobbeltblindede test kopierede med succes de sande værdier, og blev derefter anvendt til at studere optagelsen af ​​nanorør i alfalfa plantens rødder dyrket i jord tilsat nanorør.

"Siden vi startede metoden, vi er også begyndt at samarbejde med andre grupper for at se på tilstedeværelsen af ​​nanorør i organismer som regnorme, "Sagde Green.

Metoden blev for nylig offentliggjort i et papir med titlen "Detektion af carbon nanorør i biologiske prøver gennem mikrobølge-induceret opvarmning" af Irin et al. i journalen Kulstof . En patentansøgning er indgivet af Office of Technology Commercialization ved Texas Tech University.