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(noticias nanowerk) El Premio Nobel de Química 2023 se centró en los puntos cuánticos, objetos tan pequeños que están controlados por las extrañas y complejas reglas de la física cuántica. Muchos puntos cuánticos utilizados en electrónica están hechos de sustancias tóxicas, pero actualmente se están desarrollando e investigando sus contrapartes no tóxicas para su uso en medicina y medio ambiente. Un equipo de investigadores se está centrando en puntos cuánticos a base de carbono y azufre, utilizándolos para crear tintas invisibles más seguras y ayudar a descontaminar los suministros de agua.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la Sociedad Química Estadounidense (ACS). ACS Spring 2024 es una reunión híbrida que se llevará a cabo virtual y en persona del 17 al 21 de marzo; Ofrece casi 12.000 conferencias sobre diversos temas científicos.
Los puntos cuánticos son nanocristales semiconductores sintéticos que emiten luz. Se utilizan en aplicaciones como pantallas electrónicas y células solares.
«Muchos puntos cuánticos tradicionales son tóxicos porque están hechos de metales pesados», explica Md Palashuddin Sk, profesor asistente de química en la Universidad Musulmana de Aligarh en India. «Por eso trabajamos en puntos cuánticos no metálicos porque son respetuosos con el medio ambiente y pueden utilizarse en aplicaciones biológicas».
Los puntos cuánticos son pequeños: normalmente sólo tienen decenas de átomos de ancho. Debido a que son tan pequeños, sus propiedades están controladas por efectos cuánticos, lo que hace que se comporten de manera algo extraña en comparación con objetos más grandes. Emiten luz de forma diferente a lo que cabría esperar; Por ejemplo, los materiales dorados aparecen azules en esta escala. Los puntos cuánticos no metálicos muestran el mismo efecto y han sido estudiados por otros investigadores como herramienta de bioimagen. Palashuddin se ha centrado en desarrollar puntos cuánticos basados en carbono y azufre (Cdots y Sdots, respectivamente) para una variedad de otras aplicaciones.
«El carbono y el azufre son materiales muy comunes y económicos y pueden sintetizarse fácilmente en puntos cuánticos», afirma. «Se pueden fabricar puntos de carbono a partir de materiales de desecho y luego utilizarlos para eliminar contaminantes; son una forma de cerrar el círculo del proceso».
Palashuddin ya ha utilizado Cdots y Sdots de diversas formas, aunque ambos son descubrimientos relativamente recientes. Aunque son pequeños, los puntos tienen una gran superficie que se puede funcionalizar fácilmente para personalizar los puntos para diferentes aplicaciones. Anteriormente, el equipo diseñó puntos que brillaban en diferentes colores dependiendo de los contaminantes que encontraban. Esto significó que podrían ayudar a identificar contaminantes como plomo, cobalto y cromo en una muestra de agua sin lixiviar nuevos metales de las propias manchas.
Además de identificar contaminantes, los Cdots pueden ayudar a descomponer contaminantes como pesticidas y colorantes en el agua. En un proyecto, Palashuddin y su colaborador Amaresh Kumar Sahoo, profesor asistente que estudia nanobiotecnología en el Instituto Indio de Tecnología de la Información, formaron Cdots a partir de cáscaras de papa y luego los montaron en robots microscópicos diseñados para atacar y descomponer tintes tóxicos en muestras para contaminar. agua para simular.
El equipo también ha desarrollado métodos para eliminar completamente los contaminantes del agua, en lugar de simplemente identificarlos o descomponerlos. Han desarrollado Cdots específicamente para absorber el aceite de los automóviles y actualmente están investigando un sistema de filtración basado en Cdot para tratar los derrames de petróleo.
A continuación, los investigadores planean poner en práctica los resultados de su laboratorio, posiblemente en un proyecto centrado en el río Yamuna. Este río fluye directamente a través de Nueva Delhi y se sabe que está contaminado, especialmente en las zonas más pobladas. Palashuddin espera utilizar los puntos no metálicos de su equipo para identificar y separar los diversos contaminantes del río, incluidos pesticidas, tensioactivos, iones metálicos, antibióticos y colorantes. Idealmente, los puntos están funcionalizados de tal manera que capturen tantos contaminantes diferentes como sea posible en su superficie para que luego puedan eliminarse fácilmente.
Sin embargo, los posibles usos de las puntas no metálicas no se limitan al tratamiento del agua. Palashuddin y sus colegas están explorando actualmente aplicaciones que podrían ser más consistentes con las puntas tradicionales a base de metal, pero sin preocuparse por la toxicidad. Por ejemplo, algunos puntos cuánticos emisores de luz desarrollados por el equipo podrían incorporarse en tintas invisibles para evitar la falsificación o integrarse en dispositivos emisores de luz, incluidas pantallas de televisión.
El equipo espera que su trabajo pueda ayudar a ampliar los usos de los puntos cuánticos no metálicos y explotar sus propiedades únicas en el medio ambiente.
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