Изследователите са разработили начин да използват лазери за взривяване на молекули от пластмаса и други материали до най-малките им части за бъдеща повторна употреба, обявиха днес.
Методът включва поставяне на тези материали върху двуизмерни материали, наречени дихалкогениди на преходни метали и след това облъчването им със светлина.
Откритието има потенциала да подобри начина, по който в момента се справяме с пластмаси, които трудно се разлагат. Констатациите са публикувани в списанието Nature Communications.
„Като използваме тези уникални реакции, можем да изследваме нови пътища за превръщане на замърсителите на околната среда в ценни химикали за многократна употреба, като по този начин стимулираме развитието на по-устойчива и кръгова икономика“, каза Юебинг Женг, професор в катедрата по машинно инженерство Walker в Cockrell Инженерно училище към Тексаския университет в Остин и един от ръководителите на проекта. „Това откритие има важни последици за справяне с екологичните предизвикателства и напредък в областта на зелената химия.“
Пластмасовото замърсяване се превърна в глобална екологична криза, като всяка година милиони тонове пластмасови отпадъци се натрупват в сметища и океани. Традиционните методи за разграждане на пластмаси често са енергоемки, вредни за околната среда и неефективни. Изследователите предвиждат да използват това ново откритие за разработване на ефективни технологии за рециклиране на пластмаса за намаляване на замърсяването.
Изследователите са използвали светлина с ниска мощност, за да разрушат химическите връзки на пластмасата и да създадат нови, трансформирайки материала в светлоизлъчващи въглеродни точки. Тези въглеродни точки са в голямо търсене поради гъвкавостта на базираните на въглерод наноматериали и биха могли потенциално да се използват като устройства с памет в компютърни устройства от следващо поколение.
„Вълнуващо е да се трансформират пластмаси, които никога не се разграждат, в материали, които са полезни за много различни индустрии“, каза Джинганг Ли, постдокторант в UC Berkeley, който започна това изследване в UT Austin.
Специфичната реакция, за която говори, се нарича "СН активиране", където въглерод-водородните връзки в органичните молекули се разкъсват селективно и се трансформират в нови химични връзки. В това изследване 2D материалът катализира реакцията, превръщайки водородните молекули в газ, което позволява на въглеродните молекули да се свържат една с друга, за да образуват въглеродни точки, които съхраняват информация.
Необходими са по-нататъшни изследвания и разработки, за да се оптимизира този процес на активиране на CH със светлина и да се увеличи за индустриални приложения. Това изследване обаче представлява важен напредък в търсенето на устойчиви решения за управление на пластмасовите отпадъци.
Процесът на активиране на CH със светлина, демонстриран в това проучване, може да се приложи към много дълговерижни органични съединения, включително полиетилен и повърхностноактивни вещества, които обикновено се използват в наноматериални системи.
Други съавтори са от Тексаския университет в Остин, Университета Тохоку в Япония, Калифорнийския университет в Бъркли, Националната лаборатория на Лорънс Бъркли, Университета Бейлър и Държавния университет на Пенсилвания.
Работата беше подкрепена от безвъзмездни средства от Националните институти по здравеопазване, Националната научна фондация, Японското общество за насърчаване на науката, Фондация Хиросе и Националната фондация за природни науки на Китай.
