Kvantprickar är små - vanligtvis bara tiotals atomer i diameter. Eftersom de är så små styrs deras egenskaper av kvanteffekter, vilket gör att de agerar lite konstigt jämfört med större föremål. De avger nämligen ljus annorlunda än man kan förvänta sig; till exempel visas guldmaterial blått på denna skala. Ickemetalliska kvantprickar uppvisar samma effekt och har utforskats av andra forskare som ett verktyg för bioavbildning. Palashuddin har fokuserat på att designa kol- och svavelbaserade kvantprickar (Cdots respektive Sdots) för en mängd andra applikationer.

"Kol och svavel är mycket rikliga, kostnadseffektiva material, och de kan lätt syntetiseras till kvantprickar", säger han. "Du kan göra kolprickar av avfallsmaterial och sedan använda dem för att ta bort föroreningar - de är ett sätt att få processen att fullföljas."

Palashuddin har redan satt Cdots och Sdots att fungera på en mängd olika sätt, även om båda är relativt nya upptäckter. Även om de är små, har prickarna en stor yta, som enkelt kan funktionaliseras för att anpassa prickarna för olika applikationer. Tidigare designade teamet prickar som lyste i olika färger, beroende på vilka föroreningar de stötte på. Det innebar att de kunde hjälpa till att identifiera föroreningar – som bly, kobolt och krom – i ett vattenprov utan att läcka ut några nya metaller från själva prickarna.

Förutom att identifiera föroreningar kan Cdots hjälpa till att bryta ned föroreningar som bekämpningsmedel och färgämnen i vatten. I ett projekt bildade Palashuddin och samarbetspartnern Amaresh Kumar Sahoo, en biträdande professor som studerar nanobioteknologi vid Indian Institute of Information Technology, Cdots från potatisskal och monterade dem sedan på mikroskopiska robotar utformade för att rikta in sig på och bryta ner giftiga färgämnen i prover som simulerar förorenat vatten.

Teamet har också utvecklat metoder för att helt ta bort föroreningar från vattnet, snarare än att bara identifiera eller förnedra dem. De har specialdesignat Cdots för att suga upp bilolja och undersöker för närvarande ett Cdot-baserat filtersystem för att hjälpa till att behandla oljeutsläpp.

Därefter planerar forskarna att sätta sina laboratorieresultat i fält, möjligen i ett projekt fokuserat på Yamunafloden. Denna flod rinner direkt genom New Delhi och är berömt förorenad, särskilt i mer befolkade områden. Palashuddin hoppas kunna använda sitt teams icke-metalliska prickar för att identifiera och separera de olika föroreningarna i floden, inklusive bekämpningsmedel, ytaktiva ämnen, metalljoner, antibiotika och färgämnen. Helst kommer prickarna att fungera för att få tag i så många av dessa olika föroreningar på deras ytor som möjligt, så att de sedan enkelt kan tas bort.

De potentiella användningsområdena för icke-metalliska prickar slutar dock inte bara med vattenbehandling. Palashuddin och kollegor undersöker för närvarande användningar som skulle kunna anpassas närmare till traditionella, metallbaserade prickar, men utan toxicitetsproblem. Som ett exempel kan några ljusemitterande kvantprickar som utvecklats av teamet inkluderas i osynligt bläck för att förhindra förfalskning, eller inkorporeras i ljusemitterande enheter, inklusive tv-skärmar.

Teamet hoppas att deras arbete kan hjälpa till att bredda användningen av icke-metalliska kvantprickar och få deras unika egenskaper att fungera i miljön.

Tillhandahålls av American Chemical Society