A kutatók ma bejelentették, hogy olyan módszert fejlesztettek ki, amellyel lézerek segítségével műanyagok és egyéb anyagok molekuláit a legkisebb részeikre robbanthatják fel a jövőbeni újrafelhasználás érdekében.
Az eljárás során ezeket az anyagokat átmenetifém-dikalkogenideknek nevezett kétdimenziós anyagokra helyezik, majd fénnyel besugározzák.
A felfedezés javíthatja a nehezen lebontható műanyagok jelenlegi kezelését. Az eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé.
"Ezen egyedülálló reakciók kiaknázásával új utakat fedezhetünk fel a környezeti szennyeződések értékes újrafelhasználható vegyi anyagokká történő átalakítására, ezáltal elősegítve egy fenntarthatóbb és körkörös gazdaság fejlődését" - mondta Yuebing Zheng, a Cockrell Walker Gépészmérnöki Tanszékének professzora. Az austini Texasi Egyetem Mérnöki Kara és a projekt egyik vezetője. "Ez a felfedezés fontos következményekkel jár a környezeti kihívások kezelésében és a zöld kémia fejlődésében."
A műanyagszennyezés globális környezeti válsággá vált, évente több millió tonna műanyaghulladék halmozódik fel a szemétlerakókban és az óceánokban. A műanyagok lebontásának hagyományos módszerei gyakran energiaigényesek, károsak a környezetre és nem hatékonyak. A kutatók elképzelése szerint ezt az új felfedezést hatékony műanyag-újrahasznosítási technológiák kifejlesztésére használják a szennyezés csökkentésére.
A kutatók kis teljesítményű fényt használtak a műanyag kémiai kötéseinek megszakításához, és új kötéseket hoztak létre, így az anyagot fényt kibocsátó szénpontokká alakították át. Ezekre a szénpontokra nagy az igény a szénalapú nanoanyagok sokoldalúsága miatt, és potenciálisan memóriaeszközként használhatók a következő generációs számítógépes eszközökben.
"Izgalmas olyan műanyagokat átalakítani, amelyek soha nem bomlanak le olyan anyagokká, amelyek számos különböző iparág számára hasznosak" - mondta Jingang Li, a UC Berkeley posztdoktori hallgatója, aki a kutatást az UT Austinban kezdte.
Az általa említett specifikus reakciót "CH aktiválásnak" nevezik, ahol a szerves molekulák szén-hidrogén kötései szelektíven felszakadnak és új kémiai kötésekké alakulnak át. Ebben a tanulmányban a 2D-s anyag katalizálta a reakciót, a hidrogénmolekulákat gázzá alakítva, ami lehetővé tette a szénmolekulák egymáshoz való kötődését, hogy információkat tároló szénpontokat képezzenek.
További kutatásra és fejlesztésre van szükség ennek a fényvezérelt CH aktiválási folyamatnak az optimalizálásához és az ipari alkalmazásokhoz való bővítéséhez. Ez a kutatás azonban fontos előrelépést jelent a műanyaghulladék-kezelés fenntartható megoldásainak keresésében.
Az ebben a tanulmányban bemutatott, fényvezérelt CH aktiválási folyamat számos hosszú szénláncú szerves vegyületre alkalmazható, beleértve a polietilént és a nanoanyagrendszerekben általánosan használt felületaktív anyagokat.
További társszerzők az austini Texasi Egyetemről, a japán Tohoku Egyetemről, a Kaliforniai Egyetemről, Berkeley-ről, a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumról, a Baylor Egyetemről és a Pennsylvaniai Állami Egyetemről.
A munkát a National Institutes of Health, a National Science Foundation, a Japan Society for the Promotion of Science, a Hirose Foundation és a National Natural Science Foundation of China támogatásai támogatták.
