Måling af kulstof nanorør optaget af planter

Carbon nanorør er små. De kan være hundrede tusinde gange mindre end bredden af ​​et menneskehår. Men de har et kæmpe potentiale.

Produkter fremstillet ved hjælp af kulstof nanorør omfatter armeringsjern til beton, sportsudstyr, vindturbine, og lithium batterier, blandt andre.

Potentielle anvendelser af kulstof nanorør kan strække sig til forskellige områder, såsom landbrug, biomedicin og rumvidenskab.

Men efterhånden som vi bruger flere kulstof nanorør til at lave ting, vi øger også chancerne for, at disse nanorør kommer ind i forskellige miljøer og økosystemer.

"Det gør det vigtigt at forstå, hvordan kulstof nanorør opfører sig i disse miljøer, " siger Yu Yang, medlem af Soil Science Society of America.

I en ny undersøgelse, Yang og hans kolleger beskriver en måde at måle niveauer af en specifik slags kulstof nanorør i plantevæv. Deres forskning blev for nylig offentliggjort i Tidsskrift for Miljøkvalitet .

Kulstof nanorør kan finde vej ind i landbrugsmarker og fødevarer. der, de kan udgøre en trussel mod menneskers og miljøets sundhed.

"At vide, hvordan man måler kulstof nanorør i miljøet, er afgørende for at forstå deres miljømæssige skæbne og virkninger, " siger Yang.

For at efterligne nanorørene i miljøet, Yang og kolleger dyrkede hydroponisk salat i nærværelse af kulstof nanorør. Derefter analyserede de salatbladene for spor af kulstofnanorør.

Yang fandt ud af, at denne metode kunne detektere små mængder kulstof nanorør i bladene, stængler og rødder af salatplanterne.

"Vi har udviklet en metode til at løse det udfordrende spørgsmål om at kvantificere kulstof nanomaterialer i miljøet, " siger Yang. "Disse resultater kan hjælpe med at guide den bæredygtige anvendelse af kulstofnanorør i naturlige miljøer."

Udfordringen ved at måle kulstof nanorør i miljøet er, at de er lavet af kulstof. Alle levende ting på Jorden – inklusive mennesker og planter – har kulstof som en vigtig byggesten.

Opgaven Yang og kolleger stod over for var at skelne mellem kulstof i levende materiale fra kulstof i kulstof nanorør.

Et enkelt lag af kulstofatomer arrangeret i et bikagemønster kaldes grafen. Et kulstof nanorør er et ark grafen rullet ind i en lille cylinder.

Carbon nanorør lavet af et enkelt ark grafen kaldes enkeltvæggede nanorør. Lagring af flere rør i andre giver flervæggede kulstofnanorør.

Forskere kan tilføje forskellige molekyler til kulstofnanorør. Tilføjelse af disse molekyler kan ændre deres egenskaber. De kan lettere opløses i opløsningsmidler, for eksempel.

"Carbon nanorør med tilføjede molekyler kunne bruges til fremstilling af nanokompositter, biomedicin, og kemiske eller biologiske sonder, " siger Yang.

I tidligere forskning, Yangs gruppe kvantificerede flervæggede kulstof nanorør i planter. Men ingen havde målt, om denne form for kulstof-nanorør med et specifikt molekyle tilføjet kommer ind i planter.

Forskerne brugte en teknik kaldet programmeret termisk analyse. I denne tilgang materialer opvarmes på en kontrolleret måde i forskellige miljøer - f.eks. plus eller minus ilt, for eksempel.

Hvordan forskellige materialer reagerer på at blive opvarmet i forskellige miljøer kan give store fingerpeg om disse materialer.

Yang og kolleger fandt ud af, at de kunne bruge programmeret termisk analyse til at detektere kulstoffet i nanorørene. Ved at bruge disse data, de kunne også skelne mellem kulstof i kulstofnanorør fra kulstof i planter.

Dette er den første undersøgelse, der måler niveauer af denne form for kulstof nanorør i planter ved hjælp af termisk analyse. "Det er afgørende for at forstå kulstofnanorørs skæbne i miljøet og estimere potentiel menneskelig eksponering, " siger Yang.

Yang arbejder nu på at detektere endnu mindre mængder kulstofnanorør i miljøet.

"Vi vil også prøve at måle kulstof nanorør med forskellige molekyler tilføjet, " siger Yang. Han planlægger også at udvide testmaterialer ud over salatplanter. "Vi ønsker at teste denne tilgang i forskellige miljøer."

Ultimativt, målet er at fremme anvendelsen af ​​kulstof nanorør. "At være i stand til nøjagtigt at måle kulstof nanorør i miljøet kan fremme deres bæredygtige brug, " siger Yang.