Sledenje masi v težkih okoljih zahteva nadomestne delce, ki prenesejo dogodek in zdržijo do vzorčenja. Znanstveniki so že poročali o preživetju robustnih sledilnikov delcev med eksplozijami.
V novi študiji avtorja Pacifični severozahodni nacionalni laboratorij (PNNL) so znanstveniki ustvarili robustne sledilne delce, ki bi lahko preživeli in uspevali v ekstremnih razmerah.
Fluorescentna barvila in drugi organski materiali se pogosto uporabljajo kot sledilci v bioloških raziskavah za lociranje celic in odkrivanje puščanja vode. V določenih okoliščinah delujejo čudovito, vendar so manj učinkoviti pri sledenju materialu v eksplozijah. Njihov problem je: gorijo.
V tej študiji so se znanstveniki namesto na uporabo organskih materialov osredotočili na anorganske materiale, da bi razvili svoje robustne sledilnike – zlasti kvantne pike.
Kolegica raziskovalka PNNL April Carman je dejala, "Čeprav so se v težkih pogojih odrezali veliko bolje kot organski materiali, je morala raziskovalna skupina še vedno zaščititi kvantne pike pred ekstremnimi pogoji kemične eksplozije."
"Izkazalo se je, da je težko najti način za zaščito sledilnika, hkrati pa ohraniti njegovo luminiscenčno intenzivnost."
Lokalno okolje pomembno vpliva na svetlost sledilnika – ali intenzivnost luminiscence. Nekateri preventivni ukrepi lahko zmanjšajo svetlost, zaradi česar je iskanje sledilnika težje. Zato so se znanstveniki odločili za uporabo hidriranega silicijevega dioksida - "v bistvu z vodo prepojenega stekla" za zaščito kvantnih pik in ohranjanje njihove svetlosti.
Prevlečeni sledilniki, ki jih je ustvarila ekipa PNNL, so bili skoraj tako svetleči kot prvotne kvantne pike, čeprav so prejšnje tehnike prevleke s silicijevim dioksidom znatno zmanjšale svetlost sledilnika. Dodatno testiranje je pokazalo, da lahko delci dlje časa vzdržijo različne vrednosti pH.
Hubbard je rekel, "Vedeli smo, da smo ustvarili nekaj posebnega, ko smo videli rezultate."
Na srečo ekipe PNNL je bila njihova metoda sinteze zasnovana tako, da je popolnoma prilagodljiva za proizvodnjo množičnih količin – od kilogramov do potencialnih ton na dan.
Kolega raziskovalec PNNL Michael Foxe je dejal, »Ne samo, da lahko naredijo velike količine sledilnika, ampak jih lahko tudi prilagodijo. »Velikost in barvo sledilnika lahko prilagodimo kateri koli posebnosti. Sledilnik je mogoče natančno nastaviti, da ustvari oponašanje mase ali materiala, ki se sledi. Uporabimo lahko tudi različne velikosti z različnimi barvami, da vizualiziramo, kako eksplozija vpliva na delce različnih velikosti.«
Znanstveniki opozoriti, »Sledilniki so dovolj robustni, da jih lahko uporabimo v težkih okoljih, da sledimo masi in izboljšamo razumevanje znanstvenikov o usodi in transportu v okolju. Lahko delujejo v pogojih, ki so pretežki za tradicionalne sledilnike, na primer v rafinerijah nafte in plina ali geotermalnih obratih. Z nastavljivimi parametri in sistemom, ki je enostaven za uporabo, imajo ti sledilniki veliko možnih aplikacij za sledenje materialne usode in transporta v težkih okoljih.«
Carman je rekel, »Veseli smo, da smo kljub začetnemu skepticizmu lahko nadaljevali s tem projektom. Prav tako smo navdušeni, da vidimo, kam nas to vodi naprej.”
Referenca dnevnika:
- Hubbard, L., Reed, C., Uhnak, N. et al. Luminescentni mikroaglomerati silicijevega dioksida, sinteza in okoljsko testiranje. MRS komunikacije 12, 119–123 (2022). DOI: 10.1557/s43579-022-00150-3
