O rastreamento de massa em ambientes agressivos requer partículas substitutas que resistam ao evento e durem até a amostragem. Os cientistas relataram anteriormente sobre a capacidade de sobrevivência de traçadores de partículas robustos durante explosões.
Em um novo estudo de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), os cientistas criaram partículas traçadoras robustas que poderiam sobreviver e prosperar em condições extremas.
Corantes fluorescentes e outros materiais orgânicos são frequentemente usados como marcadores em pesquisas biológicas para localizar células e detectar vazamentos de água. Eles têm um desempenho admirável em certas circunstâncias, mas são menos eficazes no rastreamento de materiais em explosões. O problema deles é: eles queimam.
Neste estudo, em vez de usar materiais orgânicos, os cientistas concentraram-se em materiais inorgânicos para desenvolver os seus traçadores robustos – particularmente pontos quânticos.
A pesquisadora do PNNL, April Carman, disse: “Embora tenham se saído muito melhor do que os materiais orgânicos em condições adversas, a equipe de pesquisa ainda precisava proteger os pontos quânticos das condições extremas de uma explosão química.”
“Encontrar uma maneira de proteger o traçador e ao mesmo tempo manter sua intensidade luminescente provou ser difícil.”
O ambiente local impacta significativamente o brilho do traçador – ou a intensidade luminescente. Algumas medidas preventivas podem reduzir o brilho, tornando o traçador mais difícil de encontrar. Conseqüentemente, os cientistas decidiram usar sílica hidratada – “basicamente vidro embebido em água” para proteger os pontos quânticos e manter seu brilho.
Os traçadores revestidos criados pela equipe do PNNL eram quase tão luminosos quanto os pontos quânticos originais, embora as técnicas anteriores de revestimento de sílica reduzissem consideravelmente o brilho do traçador. Testes adicionais revelaram que as partículas poderiam suportar vários níveis de pH por longos períodos.
Hubbard disse: “Sabíamos que criamos algo especial quando vimos nossos resultados.”
Para a sorte da equipe do PNNL, seu método de síntese foi projetado para ser completamente escalonável para produzir quantidades em massa – de quilogramas a toneladas potenciais por dia.
O colega pesquisador do PNNL, Michael Foxe, disse: “Eles não apenas podem produzir grandes quantidades de rastreador, mas também personalizá-los. “Podemos ajustar o tamanho e a cor do traçador para qualquer especificidade. O rastreador pode ser ajustado para criar uma imitação da massa ou material que está sendo rastreado. Também podemos usar uma variedade de tamanhos com cores diferentes para visualizar como uma explosão afeta partículas de tamanhos diferentes.”
Os cientistas notado, “Os rastreadores são robustos o suficiente para serem implantados em ambientes hostis para rastrear massa e melhorar a compreensão dos cientistas sobre o destino ambiental e o transporte. Eles podem funcionar em condições muito severas para os traçadores tradicionais, como em refinarias de petróleo e gás ou em usinas geotérmicas. Com parâmetros ajustáveis e um sistema fácil de usar, esses rastreadores têm muitas aplicações potenciais para rastrear o destino e transporte de materiais em ambientes agressivos.”
Carman disse: “Estamos felizes por podermos continuar a prosseguir este projeto, apesar do ceticismo inicial. Também estamos entusiasmados em ver aonde isso nos levará a seguir.”
Jornal de referência:
- Hubbard, L., Reed, C., Uhnak, N. et al. Microaglomerados de sílica luminescentes, síntese e testes ambientais. Comunicações MRS 12, 119-123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
