(Phys.org)—Luminescerande kolnanopartiklar baserade på kol uppvisar fördelaktiga optiska egenskaper. De är också biokompatibla, och därför bättre lämpad för avbildningsprocedurer inom biovetenskapen än metallbaserade halvledarkvantprickar. En mängd olika processer har således utvecklats för att göra dessa miniatyrobjekt kända som kolprickar eller C-prickar. Kinesiska forskare har nu introducerat en ny metod i tidskriften Angewandte Chemie , genom vilka C-punkter kan produceras särskilt snabbt och billigt. Dessutom, de har visat användningen av dessa självlysande prickar som skrivarbläck.
Den nya processen är baserad på plasmainducerad pyrolys. En plasma är en gas vars komponenter delvis eller helt har separerats i joner och elektroner. Denna plasma är mycket reaktiv och energisk; dess användningsområden inkluderar plasmasvetsning, för vilken den fungerar som värmekälla. Ett team ledd av Su Chen vid Nanjing University of Technology riktade en speciell plasmastråle på en liten mängd äggula eller äggvita för att karbonatisera materialet. Inom några minuter, de bildade C-punkter med ett utbyte på cirka 6 %.
C-punkterna som erhålls från äggulan har en kristallin struktur och en diameter på cirka 2,2 nm; de från äggvitan är amorfa och mäter cirka 3,4 nm. De innehåller huvudsakligen grafitiska strukturer. Syre- och kväveatomer är också bundna till ytan på olika sätt, möjliggör god löslighet i ett brett spektrum av vattenhaltiga och organiska lösningsmedel. C-punkterna är inte känsliga för syror eller baser. Under UV-ljus, de fluorescerar klarblått. Det antas att luminescensen kommer från passiverade ytdefekter som "fångar" det excitatoriska UV-ljuset som antenner.
Forskarna kunde följa den pyrolytiska processen med hjälp av termogravimetrisk analys och IR-spektroskopi:den innefattar upprullning och nedbrytning av proteiner samt olika kemiska reaktioner. Mot slutet, främst koldioxid, ammoniak, och vatten släpps ut. "Denna process är inte begränsad till ägg, " förklarar Chen, "det fungerar med många billiga naturliga kolkällor, inklusive socker."
Forskarna tillverkade bläck baserade på de självlysande C-punkterna och tryckte glödande mönster på en mängd olika ytor genom både bläckstråle- och silkscreentrycksprocesser. Tillsatsen av små mängder organiska färgämnen eller halvledande kvantprickar gör att färgen på bläcket kan varieras. "Sådana fluorescerande bläck kan vara användbara i optoelektroniska tillämpningar, säger Chen, "till exempel i förfalskningssäker märkning och optoelektroniska sensorapplikationer."
