열악한 환경에서 질량을 추적하려면 이벤트를 견디고 샘플링할 때까지 견딜 수 있는 대용 입자가 필요합니다. 과학자들은 이전에 폭발 중에 견고한 미립자 추적자의 생존 가능성에 대해 보고했습니다.
새로운 연구에서는 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소 (PNNL) 과학자들은 극한의 조건에서도 생존하고 번성할 수 있는 견고한 추적 입자를 만들었습니다.
형광 염료 및 기타 유기 물질은 생물학적 연구에서 세포를 찾고 누수를 감지하기 위한 추적자로 자주 사용됩니다. 특정 상황에서는 뛰어난 성능을 발휘하지만 폭발 시 물질을 추적하는 데는 효율성이 떨어집니다. 그들의 문제는 화상을 입는다는 것입니다.
본 연구에서 과학자들은 유기 재료를 사용하는 대신 무기 재료에 초점을 맞춰 견고한 추적자를 개발했습니다. 양자점.
동료 PNNL 연구원인 April Carman은 이렇게 말했습니다. "가혹한 조건에서는 유기 재료보다 훨씬 더 나은 성능을 발휘했지만, 연구팀은 여전히 화학적 폭발이라는 극한 조건에서 양자점을 보호해야 했습니다."
"발광 강도를 유지하면서 추적자를 보호하는 방법을 찾는 것이 어려웠습니다."
로컬 환경은 트레이서의 밝기 또는 발광 강도에 큰 영향을 미칩니다. 일부 예방 조치는 밝기를 줄여 추적자를 찾기가 더 어렵게 만들 수 있습니다. 따라서 과학자들은 양자점을 보호하고 밝기를 유지하기 위해 수화된 실리카, 즉 "기본적으로 물에 젖은 유리"를 사용하기로 결정했습니다.
PNNL 팀이 만든 코팅된 추적자는 초기의 실리카 코팅 기술이 추적자의 밝기를 상당히 감소시켰음에도 불구하고 원래 양자점만큼 발광했습니다. 추가 테스트를 통해 입자가 장기간 동안 다양한 pH 수준을 견딜 수 있는 것으로 나타났습니다.
허바드가 말했다. "우리는 결과를 보고 뭔가 특별한 것을 창조했다는 것을 알았습니다."
운 좋게도 PNNL 팀의 합성 방법은 킬로그램에서 일일 잠재 톤까지 대량 생산이 가능하도록 완전히 확장 가능하도록 설계되었습니다.
동료 PNNL 연구원인 Michael Foxe는 이렇게 말했습니다. “그들은 대량의 추적자를 만들 수 있을 뿐만 아니라 맞춤화할 수도 있습니다. “우리는 추적기의 크기와 색상을 원하는 대로 조정할 수 있습니다. 추적자는 추적되는 질량이나 물질의 모방을 생성하도록 미세 조정될 수 있습니다. 또한 폭발이 다양한 크기의 입자에 어떤 영향을 미치는지 시각화하기 위해 다양한 색상과 다양한 크기를 사용할 수 있습니다."
과학자 유명한, “추적자는 질량을 추적하고 환경 운명과 이동에 대한 과학자의 이해를 높이기 위해 가혹한 환경에 배치할 수 있을 만큼 견고합니다. 석유 및 가스 정제소나 지열 발전소와 같이 기존 추적자에게는 너무 가혹한 조건에서도 작동할 수 있습니다. 조정 가능한 매개변수와 사용하기 쉬운 시스템을 갖춘 이 추적기는 열악한 환경에서 재료의 운명과 운송을 추적하기 위한 많은 잠재적인 응용 분야를 가지고 있습니다."
카르만이 말했다. “초기 회의론에도 불구하고 이 프로젝트를 계속 추진할 수 있어서 기쁩니다. 우리는 또한 이것이 우리를 어디로 이끌지 기대하고 있습니다.”
저널 참조 :
- 허바드, L., 리드, C., 우낙, N. 등. 발광 실리카 미세 응집체, 합성 및 환경 테스트. MRS 통신 12, 119-123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
