El seguimiento de la masa a través de entornos hostiles requiere partículas sustitutas que resistan el evento y perduren hasta el muestreo. Los científicos han informado anteriormente sobre la capacidad de supervivencia de los resistentes trazadores de partículas durante las explosiones.
En un nuevo estudio de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), los científicos han creado partículas trazadoras resistentes que podrían sobrevivir y prosperar en condiciones extremas.
Los tintes fluorescentes y otros materiales orgánicos se utilizan con frecuencia como trazadores en la investigación biológica para localizar células y detectar fugas de agua. Funcionan admirablemente en determinadas circunstancias, pero son menos eficaces para rastrear material en explosiones. Su problema es: se queman.
En este estudio, en lugar de utilizar materiales orgánicos, los científicos se centraron en materiales inorgánicos para desarrollar sus resistentes trazadores, en particular puntos cuánticos.
La investigadora del PNNL April Carman dijo: "Aunque se comportaron mucho mejor que los materiales orgánicos en condiciones difíciles, el equipo de investigación aún necesitaba proteger los puntos cuánticos de las condiciones extremas de una explosión química".
"Resultó difícil encontrar una manera de proteger el marcador manteniendo su intensidad luminiscente".
El entorno local afecta significativamente el brillo o intensidad luminiscente del trazador. Algunas medidas preventivas pueden reducir el brillo, lo que hace que sea más difícil encontrar el trazador. Por lo tanto, los científicos decidieron utilizar sílice hidratada, “básicamente vidrio empapado en agua”, para proteger los puntos cuánticos y mantener su brillo.
Los trazadores recubiertos creados por el equipo del PNNL eran casi tan luminosos como los puntos cuánticos originales, aunque las técnicas anteriores de recubrimiento de sílice reducían considerablemente el brillo del trazador. Pruebas adicionales revelaron que las partículas podrían soportar varios niveles de pH durante períodos prolongados.
Hubbard dijo, "Sabíamos que habíamos creado algo especial cuando vimos nuestros resultados".
Por suerte para el equipo de PNNL, su método de síntesis fue diseñado para ser completamente escalable para producir cantidades masivas, desde kilogramos hasta toneladas potenciales por día.
El investigador del PNNL, Michael Foxe, dijo: “No sólo pueden fabricar grandes cantidades de trazadores, sino que también pueden personalizarlos. “Podemos ajustar el tamaño y el color del trazador a cualquier especificidad. El trazador se puede ajustar para crear una imitación de la masa o material que se está rastreando. También podemos utilizar una variedad de tamaños con diferentes colores para visualizar cómo una explosión afecta a partículas de diferentes tamaños”.
Los científicos señaló, “Los trazadores son lo suficientemente resistentes como para desplegarlos en entornos hostiles para rastrear masas y mejorar la comprensión de los científicos sobre el destino y el transporte ambiental. Pueden funcionar en condiciones demasiado severas para los trazadores tradicionales, como en refinerías de petróleo y gas o plantas geotérmicas. Con parámetros ajustables y un sistema fácil de usar, estos trazadores tienen muchas aplicaciones potenciales para rastrear el destino y el transporte de materiales en entornos hostiles”.
carman dijo, “Estamos contentos de poder seguir adelante con este proyecto a pesar del escepticismo inicial. También estamos encantados de ver adónde nos lleva a continuación”.
Referencia de la revista:
- Hubbard, L., Reed, C., Uhnak, N. et al. Microaglomerados de sílice luminiscente, síntesis y ensayos ambientales. MRS Communications 12, 119-123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
