Уголь поможет в создании квантовых точек в большом объеме

Перспектива превращения угля во флуоресцентные частицы может звучать слишком хорошо, чтобы это было правдой.

Однако возможность такая действительно существует, благодаря ученым из университета Райса.

Химик Джеймс Тур установил, что достаточно простые методы позволяют преобразовать три вида угля в графеновые квантовые точки, микроскопические диски из графена толщиной в атом, которые можно использовать в медицинском отображении, а также в датчиках, электронике и фотогальванике (солнечные батареи).

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Communications.

Ширина запрещенной зоны определяет, как полупроводниковый материал проводит электрический ток. В квантовых точках этот параметр отвечает за флуоресценцию, и его можно настраивать с помощью смены размера точек. Процесс, запущенный Туром с коллегами, позволяет контролировать этот размер, в целом в диапазоне 2-20 нанометров, в зависимости от источника угля.

Сегодня есть множество способов изготовления графеновых квантовых точек, однако большинство из них дорого стоит, а на выходе получается слишком мало искомого продукта. И хотя в прошлом году одна исследовательская группа научилась делать графеновые квантовые точки из относительно дешевого углеродного волокна, уголь обещает значительно снизить стоимость итогового продукта всего за один шаг.

«Мы хотели понять, что такого интересного в угле, а потому провели его через весьма простую процедуру окисления», пояснил Тур. Процедура включала разрушение угля и помещение крошек в кислотный раствор для разрыва связей, которые удерживают вместе крошечные графеновые области.

«Нельзя просто взять кусок графена и разломать его», отметил ученый.

В исследовании квантовые точки были получены из трех видов угля — антрацита, каменного угля и кокса, побочного продукта переработки нефти.

Каждый из углей помещался в азотную и серную кислоты, обрабатывался ультразвуком и нагревался в течение 24 часов. Каменный уголь произвел графеновые квантовые точки 2-4 нанометра шириной. Из кокса получили квантовые точки шириной 4-8 нанометров, а из антрацита — 18-40 нанометров, с маленькими круглыми слоями на более крупных и тонких слоях.

Полученные точки, по словам Тура, растворимы в воде, а тесты показали, что они нетоксичны. Следовательно, полученные таким путем графеновые квантовые точки могут послужить антиоксидантами.

Новые квантовые точки могут пригодиться и в медицинском отображении, поскольку эффективно действуют в качестве флуоресцентного вещества.

07.12.2013