過酷な環境で質量を追跡するには、イベントに耐え、サンプリングまで耐える代理粒子が必要です。 科学者は以前、爆発中の頑丈な微粒子トレーサーの生存性について報告しています。
による新しい研究では、 パシフィック·ノースウエスト国立研究所 (PNNL)、科学者は、極端な条件で生き残り、繁栄できる頑丈なトレーサー粒子を作成しました。
蛍光色素やその他の有機材料は、細胞の位置を特定し、水漏れを検出するための生物学的研究のトレーサーとして頻繁に使用されます。 それらは特定の状況では見事に機能しますが、爆発で物質を追跡するのにはあまり効果的ではありません. 彼らの問題は、彼らが燃えるということです。
この研究では、有機材料を使用する代わりに、科学者は無機材料に焦点を当てて頑丈なトレーサーを開発しました。 量子ドット.
仲間の PNNL 研究者であるエイプリル・カーマンは、次のように述べています。 「過酷な条件では有機材料よりもはるかに優れていましたが、研究チームは化学爆発の極端な条件から量子ドットを保護する必要がありました。」
「発光強度を維持しながらトレーサーを保護する方法を見つけることは困難であることが判明しました。」
ローカル環境は、トレーサーの明るさ、つまり発光強度に大きな影響を与えます。 いくつかの予防策は明るさを減らし、トレーサーを見つけるのをより困難にする可能性があります. したがって、科学者は、量子ドットを保護し、その明るさを維持するために、水和シリカ (基本的には水に浸したガラス) を使用することにしました。
PNNL チームによって作成されたコーティングされたトレーサーは、以前のシリカ コーティング技術がトレーサーの輝度を大幅に低下させたにもかかわらず、元の量子ドットとほぼ同じ明るさでした。 追加のテストにより、粒子がさまざまな pH レベルに長期間耐えることができることが明らかになりました。
ハバード氏は次のように述べています。 「結果を見たとき、私たちは何か特別なものを作成したことを知っていました。」
PNNL チームにとって幸運だったのは、彼らの合成方法が完全にスケーラブルに設計されており、XNUMX 日あたりキログラムから潜在的なトンまで大量生産できるようになったことです。
仲間の PNNL 研究者である Michael Foxe 氏は、次のように述べています。 「彼らはトレーサーを大量に作れるだけでなく、カスタマイズすることもできます。 「トレーサーのサイズと色を任意に調整できます。 トレーサーは、追跡されている質量または物質の模倣を作成するために微調整できます。 また、さまざまなサイズとさまざまな色を使用して、爆発がさまざまなサイズの粒子にどのように影響するかを視覚化することもできます。」
科学者たち 注意, 「トレーサーは、質量を追跡し、環境の運命と輸送に関する科学者の理解を向上させるために、過酷な環境に配備するのに十分頑丈です。 石油やガスの精製所や地熱発電所など、従来のトレーサーには厳しすぎる条件下でも機能します。 調整可能なパラメーターと使いやすいシステムを備えたこれらのトレーサーには、過酷な環境での物質の運命と輸送を追跡するための多くの潜在的な用途があります。」
カーマン氏は、 「最初は懐疑的だったにもかかわらず、このプロジェクトを継続できたことをうれしく思います。 また、それが次に私たちをどこに導くかを見ることに興奮しています。」
ジャーナルリファレンス：
- Hubbard、L.、Reed、C.、Uhnak、N.ら。 発光シリカの微小凝集体、合成、および環境試験。 MRSコミュニケーションズ 12、119〜123（2022）。 DOI： 10.1557/s43579-022-00150-3
