تبدیل چای‌کیسه‌ای به نقاط کوانتومی درخشان و نوعی حسگر پزشکی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، عامبر عباس پژوهشگر دانشگاه نیوکاسل با همکاری محققانی از دانشگاه آکسفورد روی استفاده از چای کیسه‌ای کار می‌کردند. این تیم با تبدیل ترکیبات چای کیسه‌ای به نقاط کوانتومی گرافنی (GQDS) به دستاورد جالبی رسیدند. آن‌ها با این نقاط کوانتومی، حسگر انتخابی برای تشخیص آهن در آب آشامیدنی و بیماران پارکینسون طراحی کردند.

 

پژوهشگران در سراسر جهان مشغول تنظیم دقیق گرافن برای کسب نتایج مطلوب هستند. به‌عنوان مثال، در مارس ۲۰۱۸، پابلو جاریلو-هررو در انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) کشف کرد که وقتی دو ورق گرافن با چرخش خاصی روی دیگر قرار می‌گیرد، ساختار ایجاد شده دارای خواص ابررسانایی است.

 

همین کار به این تیم سرنخ برای توسعه بیشتر را دارد. محققان قصد دارند این ذرات را درخشان کند، اما هیچ باندگپی در گرافن وجود ندارد. با این حال، عباس و تیمش با موفقیت رویکرد متفاوتی در مورد این موضوع انجام دادند.

 

از چالش‌های مربوط به گرافن، باند صفر آن است که کارایی نوری آن را محدود می‌کند. عباس می‌گوید برای این منظور، من سعی کردم این چالش را با برش ورق گرافن در قطعات کوچک و ایجاد باندگپ حل کنم. در نتیجه، قطعات کوچک از گرافن شروع به فلورسانس کردند. وی همچنین گفت که هدف اصلی آن‌ها توسعه مواد پیشرفته ارزان قیمت است؛ بنابراین آن‌ها شروع به استفاده از چای کیسه‌ای مصرف شده کردند.

 

دستور العمل پشت کل این فرآیند این بود که ابتدا با عملیات حرارتی در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد زباله‌های چای سیاه را به ترکیبی سیاه تبدیل کنیم. این ترکیب در دمای ۲۰۰-۲۵۰ درجه سانتی‌گراد در معرض مواد شیمیایی Oxone قرار گرفت. بعد از واکنش ذرات ریز گرافن از آن جدا می‌شوند.

 

ورق‌های گرافنی در مایع شروع به تابش فلورسنت کردند. این نقاط می‌توانند نور را منتشر کنند، که نشان می‌دهد باندگپ در مواد تشکیل شده است. این تیم توانست GQD‌ها را به یک ماده مؤثر برای حسگری تبدیل کند.

 

در مرحله بعد، محققان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، اندازه، کیفیت و سایر خصوصیات این ساختار را بررسی کردند.

 

کل فرآیند آزمایش نشان می‌دهد که یک نقطه کوانتومی از نظر اندازه ۱ تا ۵ نانومتر با ضخامت یک نانومتر است. از این رو، GQD‌ها می‌توانند بر اساس رنگ آبی روشن خود، وجود آهن یا حالت‌های آن را تشخیص دهند و ازآن به‌عنوان حسگر استفاده کرد. همانطور که می‌دانیم، ایجاد آهن در مغز باعث کاهش عملکرد شناختی می‌شود و ممکن است منجر به بیماری آلزایمر شود. از طرف دیگر، تجمع آهن نیز برای سیستم محیطی و آب مضر است.