Biến túi nhựa thành cảm biến phát hiện kim loại độc hại trong nước uống

Họ chuyển đổi nhựa polyethylene trong túi thành hạt cực nhỏ gọi là chấm lượng tử carbon (CQD). Chúng nhỏ hơn cả vi rút, để tạo ra chúng, nhóm nghiên cứu bằng cách kết hợp nhiệt phân cùng xử lý thủy nhiệt. Nhiệt phân làm nóng nhựa ở điều kiện không oxy còn xử lý thủy nhiệt làm nóng vật liệu trong nước dưới áp suất. Tiếp theo họ thêm chưa đến 7% hydrogen peroxide để giúp phân hủy polyethylene.

Toàn bộ quá trình mất khoảng 10 tiếng. Nhóm thu về dung dịch chứa CQD phát sáng dưới tia UV do cấu trúc của nguyên tử carbon cùng các nhóm hóa học gắn trên bề mặt của chấm. Khi tia UV chiếu vào, số electron trong nguyên tử carbon chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Electron lúc trở lại mức bình thường sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng nhìn thấy được, khiến túi nhựa tái chế phát sáng trong bóng tối như cảm biến.

Mức độ phát sáng cho biết lượng kim loại độc hại. Ánh sáng yếu chứng tỏ nước chứa nhiều kim loại, ánh sáng mạnh chứng tỏ trong nước có ít hoặc không có kim loại. Nhóm nghiên cứu giải thích CQD mang vài nhóm oxy trên bề mặt bám được vào một số kim loại nhất định. Thử nghiệm chấm lượng tử carbon với nhiều kim loại khác nhau, họ ghi nhận chúng chỉ phản ứng với ion sắt (III).

Đến nay CQD có thể phát hiện mức độ ô nhiễm thấp tới 9,50 µM, đủ để kiểm tra xem nước uống ô nhiễm hay không. Nhóm nghiên cứu nhận thấy kết quả mỗi lần thử nghiệm đều giống nhau, họ tin rằng phát minh của mình có thể được sử dụng trong bộ dụng cụ kiểm tra nước di động chi phí thấp.