Японские ученые из Технологического университета Нагои предложили получать дешевые и эффективные углеродные нанолуковицы из рыбных отходов. Такой материал может найти применение в электронике, дизайне дисплеев и освещении. Исследование опубликовано в журнале Green Chemistry.
Наноматериалы на основе углерода широко используются в различных областях: электронике, энергетике, катализе, биомедицине. Это связано с их низкой токсичностью, химической стабильностью и превосходными электрическими и оптическими свойствами. Одним из примеров углеродных наноматериалов являются наноионы, которые были впервые обнаружены в 1980-х годах. Нанолуковицы — это вложенные друг в друга углеродные сферы — фуллерены. У них много интересных свойств: большая площадь поверхности, хорошая электро- и теплопроводность. Однако способы получения наноионов весьма ограничены. Они чаще всего требуют сложных условий (повышенная температура, вакуум), энергоемки и занимают много времени. Катализаторы можно использовать для преодоления этих ограничений, но они стоят слишком дорого.
Японские ученые предложили перерабатывать рыбные отходы (чешую) в углеродные нанолампочки с помощью микроволнового пиролиза. Коллаген, содержащийся в чешуйках, способен поглощать микроволновое излучение, что приводит к быстрому повышению температуры. В результате начинается термическое разложение (пиролиз) сырья, в ходе которого образуются газы, участвующие в образовании наноионов углерода. Метод не требует сложных условий или дорогостоящих катализаторов. Более того, процесс занимает всего 10 секунд. В результате пиролиза получаются кристаллические наноионы, что свидетельствует об их высоком качестве. Также в процессе синтеза поверхность наноионов модифицируют различными функциональными группами (-СООН или -ОН). С другой стороны, при использовании традиционных методов поверхность наноионов никак не модифицируется, и для функционализации необходимо проводить отдельные процессы.
«Автоматическая» обработка поверхности наноионов имеет большое значение для их дальнейшего применения. Нанолуковицы с «голой» поверхностью удерживаются вместе за счет так называемых ?-?-взаимодействий. По этой причине они чрезвычайно устойчивы к растворителям, что затрудняет их использование в процессах, где используются растворы. Наноионы с функционализированной поверхностью растворяются гораздо лучше.
Полученные наноионы углерода также обладают хорошими оптическими свойствами. Они излучают в видимой области света с квантовым выходом 40%. Это значение в 10 раз превышает литературные данные по наноионам, синтезированным традиционными методами. Чтобы показать возможные применения нано-луковицы, исследователи разработали светодиоды и тонкие пленки на их основе, которые излучают синий свет. Излучение этого материала было достаточно стабильным и сохранялось даже при погружении материала в растворители – воду, этанол и изопропанол.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен