Il tracciamento della massa attraverso ambienti difficili richiede particelle surrogate che resistano all'evento e durino fino al campionamento. Gli scienziati hanno già riferito in precedenza sulla sopravvivenza dei traccianti di particolato rinforzato durante le esplosioni.
In un nuovo studio di Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), gli scienziati hanno creato particelle traccianti robuste che potrebbero sopravvivere e prosperare in condizioni estreme.
Coloranti fluorescenti e altri materiali organici vengono spesso utilizzati come traccianti nella ricerca biologica per individuare le cellule e rilevare perdite d'acqua. Funzionano egregiamente in determinate circostanze, ma sono meno efficaci nel tracciare il materiale nelle esplosioni. Il loro problema è: bruciano.
In questo studio, invece di utilizzare materiali organici, gli scienziati si sono concentrati su materiali inorganici per sviluppare in particolare i loro robusti traccianti punti quantici.
La collega ricercatrice del PNNL April Carman ha detto: “Sebbene si siano comportati molto meglio dei materiali organici in condizioni difficili, il gruppo di ricerca aveva comunque bisogno di proteggere i punti quantici dalle condizioni estreme di un’esplosione chimica”.
“Trovare un modo per proteggere il tracciante pur mantenendo la sua intensità luminescente si è rivelato difficile”.
L’ambiente locale influisce in modo significativo sulla luminosità del tracciante o sull’intensità luminescente. Alcune misure preventive possono ridurre la luminosità, rendendo il tracciante più difficile da trovare. Pertanto, gli scienziati hanno deciso di utilizzare la silice idrata, “sostanzialmente vetro imbevuto d’acqua”, per proteggere i punti quantici e mantenerne la luminosità.
I traccianti rivestiti creati dal team PNNL erano luminosi quasi quanto i punti quantici originali, anche se le precedenti tecniche di rivestimento in silice riducevano considerevolmente la luminosità dei traccianti. Ulteriori test hanno rivelato che le particelle potrebbero resistere a vari livelli di pH per periodi prolungati.
Hubbard disse: "Sapevamo di aver creato qualcosa di speciale quando abbiamo visto i nostri risultati."
Fortunatamente per il team PNNL, il loro metodo di sintesi è stato progettato per essere completamente scalabile per produrre quantità di massa, da chilogrammi a potenziali tonnellate al giorno.
Il collega ricercatore del PNNL Michael Foxe ha detto: “Non solo possono produrre grandi quantità del tracciante, ma possono anche personalizzarlo. “Possiamo adattare le dimensioni e il colore del tracciante a qualsiasi specificità. Il tracciante può essere messo a punto per creare un'imitazione della massa o del materiale che viene tracciato. Possiamo anche utilizzare una varietà di dimensioni con colori diversi per visualizzare come un’esplosione influisce su particelle di dimensioni diverse”.
Gli scienziati noto, “I traccianti sono sufficientemente robusti da poter essere utilizzati in ambienti difficili per tracciare la massa e migliorare la comprensione degli scienziati del destino ambientale e dei trasporti. Possono funzionare in condizioni troppo severe per i traccianti tradizionali, come nelle raffinerie di petrolio e gas o negli impianti geotermici. Con parametri regolabili e un sistema facile da usare, questi traccianti hanno molte potenziali applicazioni per monitorare il destino dei materiali e il trasporto in ambienti difficili”.
Carman ha detto: “Siamo lieti di aver potuto continuare a portare avanti questo progetto nonostante lo scetticismo iniziale. Siamo anche entusiasti di vedere dove ci porterà dopo”.
Riferimento della Gazzetta:
- Hubbard, L., Reed, C., Uhnak, N. et al. Microagglomerati di silice luminescente, sintesi e test ambientali. Comunicazioni MRS 12, 119–123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
