(Phys.org)—Le nanoparticelle di carbonio luminescenti basate sul carbonio mostrano proprietà ottiche vantaggiose. Sono anche biocompatibili, e quindi più adatto per le procedure di imaging nelle scienze biologiche rispetto ai punti quantici di semiconduttori a base di metallo. Una varietà di processi è stata quindi sviluppata per rendere questi oggetti in miniatura noti come punti di carbonio o punti C. I ricercatori cinesi hanno ora introdotto un nuovo metodo nella rivista Angewandte Chemie , con cui i punti C possono essere prodotti in modo particolarmente rapido ed economico. Inoltre, hanno dimostrato l'uso di questi punti luminescenti come inchiostro della stampante.
Il nuovo processo si basa sulla pirolisi indotta dal plasma. Un plasma è un gas i cui componenti sono stati parzialmente o completamente separati in ioni ed elettroni. Questo plasma è altamente reattivo ed energetico; i suoi usi includono la saldatura al plasma, per cui funge da fonte di calore. Un team guidato da Su Chen della Nanjing University of Technology ha diretto uno speciale raggio di plasma su una piccola quantità di tuorlo o albume per carbonizzare il materiale. In pochi minuti, hanno formato punti C con una resa di circa il 6%.
I punti C ottenuti dal tuorlo d'uovo hanno una struttura cristallina e un diametro di circa 2,2 nm; quelli dell'albume sono amorfi e misurano circa 3,4 nm. Contengono principalmente strutture grafitiche. Anche gli atomi di ossigeno e azoto sono legati alla superficie in vari modi, consentendo una buona solubilità in un'ampia gamma di solventi acquosi e organici. I punti C non sono sensibili agli acidi o alle basi. Sotto la luce UV, sono fluorescenti di un blu brillante. Si presume che la luminescenza provenga da difetti superficiali passivati che "intrappolano" la luce UV eccitatoria come antenne.
I ricercatori sono stati in grado di seguire il processo pirolitico mediante analisi termogravimetrica e spettroscopia IR:include lo svolgimento e la scomposizione delle proteine, nonché varie reazioni chimiche. Verso la fine, principalmente anidride carbonica, ammoniaca, e l'acqua viene rilasciata. "Questo processo non si limita alle uova, " spiega Chen, "funziona con molte fonti di carbonio naturali poco costose, compresi gli zuccheri».
Gli scienziati hanno fabbricato inchiostri basati sui punti C luminescenti e hanno stampato motivi luminosi su una varietà di superfici mediante processi di stampa a getto d'inchiostro e serigrafia. L'aggiunta di piccole quantità di coloranti organici o punti quantici semiconduttori consente di variare il colore dell'inchiostro. "Tali inchiostri fluorescenti possono essere utili nelle applicazioni optoelettroniche, "dice Chen, "ad esempio nell'etichettatura a prova di contraffazione e nelle applicazioni dei sensori optoelettronici".
