סדרה של מראות ומנסרות מסיטות לייזרים וממקדות אותם לביצוע התגובה. קרדיט: אוניברסיטת טקסס באוסטין
צוות יצר טכניקת לייזר לפירוק פלסטיק קשיח לרכיבים בעלי ערך, ומציע גישה חדשה ובת קיימא להתמודדות עם זיהום פלסטיק עולמי.
צוות מחקר עולמי, בראשות Texas Engineers, פיתח שיטה מבוססת לייזר לפירוק המולקולות בפלסטיק וחומרים אחרים למרכיבים הבסיסיים שלהן לשימוש חוזר עתידי.
התגלית, הכוללת הנחת חומרים אלו על גבי חומרים דו-ממדיים הנקראים דיכאלקוגנידים מתכת מעבר ולאחר מכן הדלקתם, יש בה פוטנציאל לשפר את האופן שבו אנו נפטרים מפלסטיק שכמעט בלתי אפשרי לפרק בטכנולוגיות של היום.
"על ידי רתימת התגובות הייחודיות הללו, נוכל לחקור מסלולים חדשים להפיכת מזהמים סביבתיים לכימיקלים רבי ערך, לשימוש חוזר, התורמים לפיתוח כלכלה ברת קיימא ומעגלית יותר", אמר יואבינג ג'נג, פרופסור במחלקה למכניקה של בית הספר להנדסה קוקרל. הנדסה ואחד ממובילי הפרויקט. "לגילוי הזה יש השלכות משמעותיות על התמודדות עם אתגרים סביבתיים וקידום תחום הכימיה הירוקה".
המחקר פורסם לאחרונה ב תקשורת טבע. הצוות כולל חוקרים מה- אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי; אוניברסיטת טוהוקו ביפן; לורנס ברקלי המעבדה הלאומית; אוניברסיטת ביילור; ואוניברסיטת מדינת פנסילבניה.
התמודדות עם זיהום פלסטיק
זיהום הפלסטיק הפך למשבר סביבתי עולמי, עם מיליוני טונות של פסולת פלסטיק המצטברת במזבלות ובאוקיינוסים מדי שנה. שיטות קונבנציונליות של פירוק פלסטיק הן לרוב עתירות אנרגיה, מזיקות לסביבה ולא יעילות. החוקרים מדמיינים את השימוש בתגלית החדשה הזו כדי לפתח טכנולוגיות מיחזור פלסטיק יעילות להפחתת הזיהום.
פרופסור Yuebing Zheng והסטודנטית לתואר שני Siyuan Huang. קרדיט: אוניברסיטת טקסס באוסטין
החוקרים השתמשו באור בעוצמה נמוכה כדי לשבור את הקשר הכימי של הפלסטיק וליצור קשרים כימיים חדשים שהפכו את החומרים לנקודות פחמן זוהרות. ננו-חומרים מבוססי פחמן מבוקשים מאוד בגלל היכולות הרבות שלהם, ונקודות אלו עשויות לשמש כהתקני אחסון זיכרון בהתקני מחשב מהדור הבא.
"זה מרגש לקחת פלסטיק שבעצמו לעולם לא יתפרק ולהפוך אותו למשהו שימושי עבור תעשיות רבות ושונות", אמר ג'ינגאנג לי, פוסט-דוקטורנט באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי שהחל את המחקר ב-UT.
פוטנציאל ליישומים רחבים יותר
התגובה הספציפית נקראת הפעלת CH, כאשר קשרי פחמן-מימן במולקולה אורגנית נשברים באופן סלקטיבי והופכים לקשר כימי חדש. במחקר זה, החומרים הדו-ממדיים זירזו את התגובה הזו שהובילה למולקולות מימן שהפכו לגז. זה פינה את הדרך למולקולות פחמן להיקשר ביניהן ליצירת נקודות אוגרות מידע.
יש צורך במחקר ופיתוח נוספים כדי לייעל את תהליך הפעלת ה-CH מונע האור ולהרחיב אותו עבור יישומים תעשייתיים. עם זאת, מחקר זה מייצג צעד משמעותי קדימה בחיפוש אחר פתרונות ברי קיימא לניהול פסולת פלסטיק.
ניתן ליישם את תהליך הפעלת ה-CH מונע האור, שהודגם במחקר זה, על תרכובות אורגניות ארוכות שרשרת רבות, כולל פוליאתילן וחומרי שטח הנפוצים בשימוש במערכות ננו-חומרים.
המחקר מומן על ידי מוסדות שונים, כולל ה המכונים הלאומיים לבריאותהקרן הלאומית למדע, החברה היפנית לקידום המדע, קרן Hirose והקרן הלאומית למדעי הטבע של סין.
צוות המחקר כולל את דג'י אקינואנדה ויוצ'יאן גו מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים של משפחת צ'נדרה ב-UT; ג'יהאן צ'ן, זילונג וו וסואיצ'ו הואאנג מהתוכנית למדע והנדסת חומרים ב-UT; האו לי, די ג'אנג וז'ונגיואן גואו מאוניברסיטת טוהוקו ביפן; בריאן בלנקנשיפ, מין צ'ן וקוסטאס פ. גריגורופולוס מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי; שי ג'יאנג, רוברט קוסטקי ואנדרו מ. מינור מהמעבדה הלאומית של לורנס ברקלי; ג'ונתן מ. לרסון מאוניברסיטת ביילור; ו- Haoyue Zhu, Tianyi Zhang, Mauricio Terrones וג'ואן M. Redwing מאוניברסיטת מדינת פנסילבניה.
