Quantum dot-oplossingen op steenkoolbasis

Fluorescente grafeenoxide-‘quantum dots’ zijn eenvoudig te maken uit kolen. De gewenste kristalstructuur zit daar namelijk van nature ingebakken, meldt nanotechnoloog James Tour (Rice University, VS) in Nature Communications. Met de aantekening dat we nodig af moeten van het idee dat kolen alleen maar brandstof zijn.

Het lijkt hem een uiterst interessante optie voor quantum-dotproducenten. Vergeleken met het pure grafiet dat nu nog wordt gebruikt om grafeen te maken, is steenkool per kilo twee ordegroottes goedkoper. Bovendien blijkt het mogelijk om 20 procent van die steenkool in dots om te zetten.

Het productieproces komt er op neer dat je de kool opbreekt met behulp van geluidsgolven, en vervolgens de losgekomen grafeenfragmentjes oxideert met geconcentreerd zwavel- of salpeterzuur.

Hoe groot de resulterende grafeenoxide-dotjes worden hangt af van de gebruikte kwaliteit steenkool. Bitumineuze steenkool levert stukjes van 2 tot 4 nanometer breed op, met cokes uit een olieraffinaderij krijg je fragmenten van 4 tot 8 nm, en antraciet leidt tot complexe, gestapelde structuren die 18 tot 40 nm meten. Van dat formaat hangt heel sterk af bij welke golflengte de fluorescentie optreedt.

In alle gevallen blijken de dots oplosbaar in water, en in dat water blijven ze fluoresceren. Daarbij zijn ze relatief stabiel: de meeste quantum dots doven uit na een paar seconden onder een krachtige laser, maar déze houden het uren vol.

Tout kan zich zelfs voorstellen dat deze stabiliteit de dots geschikt maakt voor gebruik in levende wezens, al is naar eventuele toxiciteit nog geen onderzoek gedaan.

bron: Rice University

Onderwerpen