Oprydning af miljøforurenende stoffer med quantum dot-teknologi

Kvanteprikker er bittesmå - normalt kun snesevis af atomer i diameter. Fordi de er så små, er deres egenskaber styret af kvanteeffekter, hvilket får dem til at opføre sig lidt mærkeligt sammenlignet med større objekter. De udsender nemlig lys anderledes, end man kunne forvente; for eksempel ser guldmaterialer blå ud på denne skala. Ikke-metalliske kvanteprikker udviser samme effekt og er blevet udforsket af andre forskere som et værktøj til bioimaging. Palashuddin har fokuseret på at designe kulstof- og svovlbaserede kvanteprikker (henholdsvis Cdots og Sdots) til en række andre applikationer.

"Carbon og svovl er meget rigelige, omkostningseffektive materialer, og de kan nemt syntetiseres til kvanteprikker," siger han. "Du kan lave kulstofprikker af affaldsmaterialer og derefter bruge dem til at fjerne forurenende stoffer - de er en måde at få processen til at løbe fuld cirkel."

Palashuddin har allerede sat Cdots og Sdots til at virke på en række forskellige måder, selvom begge er relativt nye opdagelser. Selvom prikkerne er små, har de et stort overfladeareal, som nemt kan funktionaliseres til at tilpasse prikkerne til forskellige applikationer. Tidligere har teamet designet prikker, der skinnede i forskellige farver, afhængigt af hvilke forurenende stoffer de stødte på. Det betød, at de kunne hjælpe med at identificere forurenende stoffer – såsom bly, kobolt og krom – i en vandprøve uden at udvaske nye metaller fra selve prikkerne.

Ud over at identificere forurenende stoffer kan Cdots hjælpe med at nedbryde forurenende stoffer såsom pesticider og farvestoffer i vand. I et projekt dannede Palashuddin og samarbejdspartner Amaresh Kumar Sahoo, en adjunkt, der studerer nanobioteknologi ved Indian Institute of Information Technology, Cdots fra kartoffelskræller og monterede dem derefter på mikroskopiske robotter designet til at målrette og nedbryde giftige farvestoffer i prøver, der simulerer forurenet vand.

Holdet har også udviklet metoder til helt at fjerne forurenende stoffer fra vand i stedet for blot at identificere eller nedbryde dem. De har specielt designet Cdots til at opsuge bilolie og udforsker i øjeblikket et Cdot-baseret filtersystem til at hjælpe med at behandle olieudslip.

Dernæst planlægger forskerne at sætte deres laboratorieresultater i brug i felten, muligvis i et projekt med fokus på Yamuna-floden. Denne flod løber direkte gennem New Delhi og er berømt forurenet, især i mere befolkede områder. Palashuddin håber at bruge sit holds ikke-metalliske prikker til at identificere og adskille de forskellige forurenende stoffer i floden, herunder pesticider, overfladeaktive stoffer, metalioner, antibiotika og farvestoffer. Ideelt set vil prikkerne blive funktionaliserede til at fange så mange af disse forskellige forurenende stoffer på deres overflader som muligt, så de let kan fjernes.

De potentielle anvendelser for ikke-metalliske prikker ender dog ikke kun med vandbehandling. Palashuddin og kolleger undersøger i øjeblikket anvendelser, der kunne tilpasses tættere med traditionelle, metalbaserede prikker, men uden toksicitetsbekymringerne. Som et eksempel kunne nogle lysemitterende kvanteprikker udviklet af teamet inkluderes i usynligt blæk for at hjælpe med at forhindre forfalskning eller inkorporeres i lysemitterende enheder, herunder tv-skærme.

Holdet håber, at deres arbejde kan hjælpe med at udvide anvendelsen af ​​ikke-metalliske kvanteprikker og sætte deres unikke egenskaber i brug i miljøet.

Leveret af American Chemical Society