I punti quantici sono minuscoli, di solito hanno solo decine di atomi di diametro. Poiché sono così piccoli, le loro proprietà sono controllate da effetti quantistici, il che li fa comportare in modo un po’ strano rispetto agli oggetti più grandi. Emettono cioè luce in modo diverso da quanto ci si potrebbe aspettare; ad esempio, i materiali in oro appaiono blu su questa scala. I punti quantici non metallici mostrano lo stesso effetto e sono stati esplorati da altri ricercatori come strumento per il bioimaging. Palashuddin si è concentrato sulla progettazione di punti quantici a base di carbonio e zolfo (rispettivamente Cdots e Sdots) per una varietà di altre applicazioni.

"Il carbonio e lo zolfo sono materiali molto abbondanti ed economici e possono essere facilmente sintetizzati in punti quantici", afferma. "Puoi creare punti di carbonio dai materiali di scarto, quindi usarli per rimuovere gli inquinanti:sono un modo per chiudere il cerchio del processo."

Palashuddin ha già messo in funzione Cdots e Sdots in vari modi, sebbene entrambi siano scoperte relativamente recenti. Sebbene piccoli, i punti hanno un'ampia superficie, che può essere facilmente funzionalizzata per adattarli a diverse applicazioni. In precedenza, il team aveva progettato punti che brillavano di colori diversi, a seconda dei contaminanti incontrati. Ciò significava che potevano aiutare a identificare i contaminanti, come piombo, cobalto e cromo, in un campione di acqua senza rilasciare nuovi metalli dai punti stessi.

Oltre a identificare i contaminanti, i Cdots possono aiutare ad abbattere gli inquinanti come pesticidi e coloranti presenti nell'acqua. In un progetto, Palashuddin e il collaboratore Amaresh Kumar Sahoo, un assistente professore che studia nanobiotecnologia presso l'Indian Institute of Information Technology, hanno formato Cdots dalle bucce di patate e poi li hanno montati su robot microscopici progettati per prendere di mira e degradare i coloranti tossici in campioni che simulano l'acqua inquinata.

Il team ha anche sviluppato metodi per rimuovere completamente i contaminanti dall’acqua, invece di limitarsi a identificarli o degradarli. Hanno progettato Cdot appositamente per assorbire l'olio automobilistico e stanno attualmente esplorando un sistema di filtro basato su Cdot per contribuire a trattare le fuoriuscite di petrolio.

Successivamente, i ricercatori intendono mettere in pratica i risultati del loro laboratorio sul campo, possibilmente in un progetto incentrato sul fiume Yamuna. Questo fiume attraversa direttamente Nuova Delhi ed è notoriamente contaminato, soprattutto nelle aree più popolate. Palashuddin spera di utilizzare i punti non metallici della sua squadra per identificare e separare i vari inquinanti presenti nel fiume, inclusi pesticidi, tensioattivi, ioni metallici, antibiotici e coloranti. Idealmente, i punti saranno funzionalizzati per catturare il maggior numero possibile di questi diversi contaminanti sulle loro superfici, in modo che possano essere facilmente rimossi.

I potenziali usi dei punti non metallici, però, non si esauriscono solo con il trattamento dell'acqua. Palashuddin e colleghi stanno attualmente studiando usi che potrebbero allinearsi più strettamente ai tradizionali punti a base metallica, ma senza problemi di tossicità. Ad esempio, alcuni punti quantici che emettono luce sviluppati dal team potrebbero essere inclusi negli inchiostri invisibili per aiutare a prevenire la contraffazione o incorporati in dispositivi che emettono luce, compresi gli schermi televisivi.

Il team spera che il loro lavoro possa contribuire ad ampliare gli usi dei punti quantici non metallici e a sfruttare le loro proprietà uniche nell'ambiente.

Fornito dall'American Chemical Society