Kvantprickar gjorda av kadmium och selen bryts ned i jord, släpper ut giftiga kadmium- och selenjoner i sin omgivning, en studie från University at Buffalo har funnit.

Forskningen, godkänd för publicering i tidskriften Miljövetenskap och teknik , visar vikten av att lära sig mer om hur kvantprickar - och andra nanomaterial - interagerar med miljön efter kassering, sa Diana Aga, kemiprofessorn som ledde studien.

Kvantpunkter är halvledarnanokristaller med diametrar på cirka 2 till 100 nanometer. Även om kvantprickar ännu inte är vanligt förekommande i konsumentprodukter, forskare undersöker partiklarnas tillämpningar inom teknologier som sträcker sig från solpaneler till biomedicinsk avbildning.

"Kvantprickar används ännu inte i stor utsträckning, men de har mycket potential och vi kan förutse att användningen av detta nanomaterial kommer att öka, sa Aga, som presenterade resultaten i slutet av juni vid en National Science Foundation-finansierad workshop om nanomaterial i miljön. "Vi kan också förutse att deras förekomst i miljön också kommer att öka, och vi måste vara proaktiva och lära oss mer om huruvida dessa material kommer att vara ett problem när de kommer ut i miljön."

"Vi kan dra slutsatsen från vår forskning att det finns potential för vissa negativa effekter, eftersom kvantprickarna bryts ned biologiskt. Men det finns också en möjlighet att modifiera kemin, ytan av nanomaterialen, för att förhindra försämring i framtiden, " Hon sa.

Agas forskning om efterlivet av kvantprickar finansieras av $400, 000 Naturvårdsverkets bidrag för att undersöka miljötransporter, biologisk nedbrytning och bioackumulering av kvantprickar och oxidnanopartiklar.

Hennes medarbetare i den nya studien i miljövetenskap och teknik inkluderar doktoranden Divina Navarro, Biträdande professor Sarbajit Banerjee och docent David Watson, alla av UB Institutionen för kemi.

Arbetar i laboratoriet, teamet testade två typer av kvantprickar:kadmiumselenidkvantprickar, och kadmium-selenid kvantprickar med en skyddande, zink-sulfid skal. Även om de skalade kvantprickarna är kända i vetenskaplig litteratur för att vara mer stabila, Agas team fann att båda varianterna av quantum dot läckte giftiga element inom 15 dagar efter att de kommit in i jorden.

I ett relaterat experiment utformat för att förutsäga sannolikheten att kasserade kvantprickar skulle läcka ut i grundvattnet, forskarna placerade ett prov av varje typ av kvantprick överst på en smal jordpelare. Forskarna tillsatte sedan kalciumkloridlösning för att efterlikna regn.

Vad de observerade:Nästan allt kadmium och selen som detekterades i var och en av de två kolumnerna - mer än 90 procent av det i kolonnen som innehöll kvantprickar utan skal, och mer än 70 procent av det i kolonnen som innehöll skalade kvantprickar - -förblev i de översta 1,5 centimeterna av jorden.

Men hur nanomaterialen rörde sig berodde på vad mer som fanns i jorden. När teamet tillsatte etylendiamintetraättiksyra (EDTA) till testkolonner istället för kalciumklorid, kvantprickarna färdades genom jorden snabbare. EDTA är ett kelatbildande medel, liknar den citronsyra som ofta finns i tvål och tvättmedel.

Uppgifterna tyder på att under normala omständigheter, kvantprickar som vilar i toppjord är osannolikt att gräva sig ner i underjordiska vattentabeller, om inte kelatbildande medel som EDTA introduceras med avsikt, eller naturligt förekommande organiska syror (såsom växtexsudat) är närvarande.

Aga sa att även om kvantprickarna förblir i toppjorden, utan att förorena underjordiska akviferer, partiklarnas nedbrytning utgör fortfarande en risk för miljön.

I en separat studie som lämnats in för publicering i en annan tidskrift, hon och hennes kollegor testade Arabidopsis-växternas reaktion på kvantprickar med zinksulfidskal. Teamet fann att även om växterna inte absorberade nanokristallerna i sina rotsystem, växterna uppvisade fortfarande en typisk fytotoxisk reaktion när de kom i kontakt med det främmande ämnet; med andra ord, växterna behandlade kvantprickarna som ett gift.