Urmărirea masei prin medii dure necesită particule surogat care să reziste la eveniment și să reziste până la prelevare. Oamenii de știință au raportat anterior capacitatea de supraviețuire a trasoarelor de particule robuste în timpul exploziilor.
Într-un nou studiu realizat de Laboratorul național Pacific Nord-Vest (PNNL), oamenii de știință au creat particule trasoare robuste care ar putea supraviețui și prospera în condiții extreme.
Coloranții fluorescenți și alte materiale organice sunt utilizate frecvent ca trasori în cercetarea biologică pentru a localiza celulele și a detecta scurgerile de apă. Se comportă admirabil în anumite circumstanțe, dar sunt mai puțin eficienți la urmărirea materialului în explozii. Problema lor este: ard.
În acest studiu, în loc să folosească materiale organice, oamenii de știință s-au concentrat pe materialele anorganice pentru a-și dezvolta trasatorii robusti - în special puncte cuantice.
Colega de cercetare PNNL April Carman a spus: „Deși s-au descurcat mult mai bine decât materialele organice în condiții dure, echipa de cercetare trebuia să protejeze punctele cuantice de condițiile extreme ale unei explozii chimice.”
„Găsirea unei modalități de a proteja trasorul, menținând în același timp intensitatea luminiscentă sa dovedit a fi dificilă.”
Mediul local influențează semnificativ luminozitatea trasorului sau intensitatea luminiscentei. Unele măsuri preventive pot reduce luminozitatea, făcând trasorul mai dificil de găsit. Prin urmare, oamenii de știință au decis să folosească dioxid de siliciu hidratat, „în principiu, sticlă înmuiată în apă” pentru a proteja punctele cuantice și pentru a le menține luminozitatea.
Trasoarele acoperite create de echipa PNNL au fost aproape la fel de luminoase ca punctele cuantice originale, chiar dacă tehnicile anterioare de acoperire cu silice au redus considerabil luminozitatea trasorului. Testele suplimentare au arătat că particulele ar putea rezista la diferite niveluri de pH pentru perioade îndelungate.
Hubbard a spus, „Știam că am creat ceva special când ne-am văzut rezultatele.”
Din fericire pentru echipa PNNL, metoda lor de sinteză a fost concepută pentru a fi complet scalabilă pentru a produce cantități de masă – de la kilograme la tone potențiale pe zi.
Michael Foxe, coleg de cercetare PNNL, a spus: „Nu numai că pot face cantități mari de trasor, dar le pot și personaliza. „Putem ajusta dimensiunea și culoarea trasorului la orice specific. Trasorul poate fi reglat fin pentru a crea o imitație a masei sau materialului care este urmărit. De asemenea, putem folosi o varietate de dimensiuni cu culori diferite pentru a vizualiza modul în care o explozie afectează particulele de diferite dimensiuni.”
Oamenii de stiinta notat, „Tractoarele sunt suficient de robuste pentru a fi instalate în medii dure pentru a urmări masa și pentru a îmbunătăți înțelegerea oamenilor de știință asupra destinului și transportului mediului. Ele pot funcționa în condiții prea severe pentru trasoarele tradiționale, cum ar fi în rafinăriile de petrol și gaze sau în centralele geotermale. Cu parametri reglabili și un sistem ușor de utilizat, aceste trasoare au multe aplicații potențiale pentru urmărirea soartei materialelor și transportul în medii dure.”
Carman a spus, „Ne bucurăm că am putut continua să continuăm acest proiect, în ciuda scepticismului inițial. De asemenea, suntem încântați să vedem unde ne duce în continuare.”
Referința jurnalului:
- Hubbard, L., Reed, C., Uhnak, N. şi colab. Microaglomerate de siliciu luminescent, sinteză și teste de mediu. MRS Communications 12, 119–123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
