Griffith-universitetets forskare har använt avfall från mänskligt hår för att utveckla hållbara organiska högteknologiska enheter för test av vattenkvalitet av föroreningar.

Professor Qin Li och ett team av forskare från School of Engineering and Built Environment och Queensland University of Technology syntetiserade kolprickar från mänskligt håravfall som kan upptäcka spårmängder av kloroform i vatten, en viktig biprodukt av vattendesinfektion.

Publicerad i Sustainable Materials and Technology, forskarna skapade CD-skivor med mycket fluorescerande kolsprickor i en hållbar kemikaliefri process genom att värma upp håret vid 180 ºC i en syrefattig miljö.

Kolprickar är små kolnanopartiklar (mindre än 10 nm i storlek) med varierande funktionella grupper på ytan och förmågan att fluorescera när de utsätts för en rad kemiska och biokemiska föroreningar.

Intensiteten hos fluorescensen ändras när ytfunktionella grupper på kolpunkten interagerar med den specifika kemiska arten, vilket gör dem perfekta för kemiska sensortillämpningar.

Professor Li sa att de föroreningar som kolprickarna riktar sig mot kan vara lika unika som den person vars hår de är gjorda av.

"Det kan låta konstigt, men hår är en extremt värdefull avfallsprodukt, "Sade professor Li.

"Att vara rik på protein och full av kol och kväve, det är en utmärkt föregångare för omvandling till användbara material som kolprickar. Eftersom håret är rikt på kväve, när vi ändrade värmebehandlingsförhållandena, vi producerar kolprickar med olika kvävehaltiga funktionella grupper på deras yta som binder specifika föroreningar. "

Anmärkningsvärt fann forskarna också att olika färgade hår producerade kolprickar som reagerade företrädesvis på olika föroreningar.

"Det mörka håret visade en hög specificitet för att känna av kloroformföroreningar i vatten, medan det blonda håret vi testade var mer känsligt för metallarter som magnesium, "sade tidigare Griffith University Research Fellow Dr Ehsan Eftekhari.

Dessa mörka hår-härledda kolprickar, med kvävebaserade avkänningsantenner på ytan, var så känsliga att de kunde upptäcka kloroform som finns i så få som tre molekyler per miljard vattenmolekyler.

"Klorering är en allmänt antagen desinfektionsmetod vid vattenbehandling som används för att minska patogenrisker och vattenburna sjukdomar, men det skapar också biprodukter som har kopplats till högre cancerfrekvens, priser, "sade professor Fred Leusch, en medförfattare som är ordförande i Australian Water Quality Advisory Committee.

"Så, Att utveckla sensorer för att övervaka mängden klor som används vid behandling och biproduktkoncentrationer i realtid är av avgörande betydelse för folkhälsan. "

Kolsvitsensorerna kan till och med se skillnaden mellan mycket liknande kemiska föroreningar.

"I den här studien, vi fann att de kvävebaserade avkänningsantennerna på kolpunktens yta var känsliga för kloroform, men inte till den kemiskt liknande förorenande bromoformen, på grund av den subtila skillnaden i deras elektroniska strukturer, "Sade professor Li.

"Jag blir ständigt förvånad över hur mycket biologiska material som kan lära oss att designa funktionella produkter, såsom kolprickbaserade nanosensorer. Använda bioavfall för att göra koldioxidprickar för vattenkvalitetssensorer utan att använda några skadliga lösningsmedel, gör det till en hållbar teknik som verkligen följer principerna för grön kemi. "