在恶劣的环境中跟踪质量需要能够承受事件并持续到采样的替代粒子。 科学家此前曾报告过加固颗粒示踪剂在爆炸期间的生存能力。
在一项新的研究中 太平洋西北国家实验室 （PNNL），科学家们创造了坚固的示踪粒子，可以在极端条件下生存和繁衍。
荧光染料和其他有机材料经常用作生物研究中的示踪剂来定位细胞和检测漏水。 它们在某些情况下表现出色，但在追踪爆炸中的物质方面效果较差。 他们的问题是：他们燃烧。
在这项研究中，科学家们没有使用有机材料，而是专注于无机材料来开发坚固的示踪剂，特别是 量子点.
PNNL 研究员阿普丽尔·卡曼 (April Carman) 表示， “尽管它们在恶劣条件下的表现比有机材料好得多，但研究团队仍然需要保护量子点免受化学爆炸的极端条件的影响。”
“事实证明，找到一种方法来保护示踪剂，同时仍保持其发光强度是很困难的。”
当地环境显着影响示踪剂的亮度或发光强度。 一些预防措施可能会降低亮度，从而使示踪剂更难被发现。 因此，科学家决定使用水合二氧化硅——“基本上是水浸玻璃”来保护量子点并保持其亮度。
PNNL 团队创建的涂层示踪剂几乎与原始量子点一样发光，尽管早期的二氧化硅涂层技术大大降低了示踪剂的亮度。 额外的测试表明，这些颗粒可以长时间承受各种 pH 值。
哈伯德说， “当我们看到我们的成果时，我们知道我们创造了一些特别的东西。”
对于 PNNL 团队来说幸运的是，他们的合成方法被设计为完全可扩展，可以批量生产——从每天公斤到潜在吨数。
PNNL 研究员迈克尔·福克斯 (Michael Foxe) 表示， “他们不仅可以大量制造示踪剂，还可以对其进行定制。 “我们可以根据任何具体情况调整示踪剂的大小和颜色。 可以对示踪剂进行微调，以创建正在跟踪的质量或材料的模拟。 我们还可以使用不同尺寸和不同颜色来可视化爆炸如何影响不同尺寸的粒子。”
科学家 注意到, “示踪剂足够坚固，可以部署在恶劣的环境中来跟踪质量并提高科学家对环境命运和运输的理解。 它们可以在传统示踪剂过于恶劣的条件下发挥作用，例如石油和天然气精炼厂或地热发电厂。 凭借可调节的参数和易于使用的系统，这些示踪剂在跟踪恶劣环境中的材料命运和运输方面具有许多潜在的应用。”
卡曼说， “尽管最初持怀疑态度，我们很高兴能够继续推进这个项目。 我们也很高兴看到它下一步将引领我们走向何方。”
杂志参考：
- 哈伯德，L.，里德，C.，乌纳克，N.等人。 发光二氧化硅微团聚体、合成和环境测试。 MRS通信 12, 119–123 (2022)。 DOI： 10.1557/s43579-022-00150-3
