استفاده از ضایعات کارخانه تولید ماءالشعیر در تولید نقاط کوانتومی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان کانادایی با همکاری شرکت براسروس دی‌مونترال موفق به تولید نقاط کوانتومی با استفاده از ضایعات خط تولید ماء الشعیر شدند.

غلات مصرف شده و بقایای غلات حاصل از تولید نوشیدنی‌های ماءالشعیر، مجدداً در خوراک دام استفاده می‌شوند. این مواد می‌توانند در فناوری‌نانو نیز استفاده شوند. تیم پروفسور فدریکو رُزی در موسسه ملی تحقیقات علمی (INRS) نشان داده است که ضایعات کارخانه‌های تولید نوشیدنی‌های ماءالشعیر می‌تواند به عنوان منبع کربن برای سنتز نقاط کوانتومی استفاده شود. نتایج این کار که با همکاری کلودیان اوئله-پلاموندون از دانشکده فناوری برتر (ÉTS) انجام شده، در مجله انجمن سلطنتی شیمی RSC Advances منتشر شده است.

نقاط کوانتومی که اغلب به عنوان “اتم‌های مصنوعی” در نظر گرفته می‌شوند، در حوزه‌های مختلف نظیر اپتیک و ساخت نمایشگر استفاده می‌شوند. با طیف وسیعی از خواص فیزیکوشیمیایی جالب، این نوع نانومواد با موفقیت به عنوان حسگر در زیست پزشکی یا به عنوان LED در نمایشگر‌های نسل بعدی مورد استفاده قرار گرفته است. اما یک اشکال در این حوزه وجود دارد. نقاط کوانتومی فعلی با فلزات سنگین و سمی مانند کادمیوم تولید می‌شوند. کربن یک جایگزین جالب است، که هم از منظر زیست سازگاری و هم از نظر دسترسی گزینه مناسبی برای ساخت نقاط کوانتومی است.

انتخاب ضایعات تولید نوشیدنی‌های ماءالشعیر به‌عنوان منبع تولید نقاط کوانتومی توسط دانیله بنتی، دانشجوی فوق‌دکتری در INRS، و اورل تیبو نکئومالئو، دانشجوی کارشناسی ارشد در ÉTS انجام شد. آن‌ها می‌خواستند آزمایش‌های مختلفی را با استفاده از مواد در دسترس انجام دهند. اینگونه بود که دانشمندان با شرکت براسروس دی‌مونترال (Brasseurs de Montréal) همکاری کردند تا بقایای غلات خود را بدست آورند.

پروفسور رزی می‌گوید: «استفاده از غلات مصرف شده از دیدگاه اقتصاد اهمیت زیادی دارد، این انتخاب هم رویکردی سازگار با محیط زیست برای مدیریت زباله و هم یک ماده خام جایگزین برای سنتز نقاط کوانتومی کربنی است.

مزیت استفاده از ضایعات صنعت تولید نوشیدنی‌های ماءالشعیر به عنوان منبع نقاط کوانتومی کربن این است که به طور طبیعی با نیتروژن و فسفر غنی شده است. این امر از نیاز به مواد شیمیایی خالص جلوگیری می‌کند.

کلودیان گولت پالاموندون رئیس پژوهش در زمینه مواد ساختمانی چند منظوره پایدار در ÉTS، می‌گوید: «این تحقیق بسیار جالب توجه بود و آنچه را که ما می‌توانیم با محصولات جانبی ماءالشعیر تولید کنیم، مشخص کرد. علاوه بر این، ÉTS در محل کارخانه سابق داو، یکی از شرکت‌های تولید کننده ماء الشعیر کبک تا دهه ۱۹۶۰، واقع شده است؛ بنابراین پیوند تاریخی و میراثی میان این تحقیقات و این محل وجود دارد.»

علاوه بر استفاده از مواد مبتنی بر مواد زیستی، این تیم تحقیقاتی می‌خواست نشان دهد که امکان تولید نقاط کوانتومی کربنی با ابزار‌های رایج وجود دارد. دانشمندان از یک اجاق مایکروویو خانگی برای کربنیزه کردن دانه‌های مصرف شده استفاده کردند که در نتیجه پودر سیاه رنگی به وجود آمد. سپس آن را با آب مقطر مخلوط کرده و دوباره در اجاق مایکروویو قرار دادند. اعمال سانتریفیوژ و فیلتراسیون پیشرفته امکان به دست آوردن نقاط کوانتومی را فراهم می‌کند. محصول نهایی آن‌ها قادر به تشخیص و تعیین کمیت فلزات سنگین و همچنین سایر آلاینده‌هایی بود که بر کیفیت آب، محیط زیست و سلامت تأثیر می‌گذارد.

گام‌های بعدی، مشخصه‌یابی نقاط کوانتومی تولید شده است. این فناوری نانو پتانسیل تبدیل شدن به حسگر‌های تشخیص پیچیده برای محلول‌های آبی مختلف، حتی در سلول‌های زنده را دارد.