Исследователи представят свою работу сегодня на 254-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
«Только за последнее десятилетие инженерные наноматериалы стали использоваться во многих потребительских товарах», – говорит Юйцян Би, доктор философии.D., докторант лаборатории Пола Вестерхоффа, Ph.D. "U.S. Агентство по охране окружающей среды профинансировало нам оценку этих наноматериалов.
Они хотят знать, как прогнозировать риск, связанный с этими веществами, и управлять им.Вестерхофф добавляет: «Это тематическое исследование является одним из нескольких, которые рассматривают использование, судьбу, трансформации, высвобождение и потенциальное воздействие наноматериалов на человека или окружающую среду на протяжении жизненного цикла потребительских товаров с наночастицами."
В качестве первого шага команде нужно было найти квантовые точки. «В бытовой электронике не указываются ингредиенты, как в пищевых продуктах», – говорит Би из Университета штата Аризона. «Мы должны собрать все, что можем найти, чтобы получить представление о том, как производится электроника и какие потребительские товары на самом деле содержат наноматериалы."Исследователи просмотрели информацию о продуктах в Интернете и в магазинах в поисках планшетов и телевизоров с технологией квантовых точек.
Они отвезли нескольких кандидатов в лабораторию, где разбирали экраны и искали квантовые точки.
Используя масс-спектрометрию и рентгенофлуоресцентную спектроскопию, исследователи идентифицировали таблетку, содержащую квантовые точки кадмия (а именно селенид кадмия или CdSe), тяжелый металл, который является токсичным и канцерогенным, и телевизор с индием (а именно фосфид индия или InP). квантовые точки. Хотя индий менее токсичен, чем кадмий, наноматериалы индия требуют больше энергии для производства, поэтому возникает вопрос, стоит ли потенциальный выигрыш в безопасности затрат энергии. «Тот факт, что в продукте есть квантовые точки, не означает, что он представляет собой риск», – говорит Би. "Это зависит от того, смогут ли квантовые точки попасть в окружающую среду."
В качестве тестового примера исследователи сосредоточились на том, что может случиться с продуктами после того, как их выбросят. «На свалке содержимое продукта подвержено выщелачиванию в окружающую среду», – говорит Би. "Осадки на свалке создают кислотные растворы. Металлы могут растворяться, и после растворения кадмий имеет гораздо больший потенциал проникновения в грунтовые воды."
В лаборатории исследователи смоделировали воду из мусорных свалок с кислой химической жидкостью, которая «имеет неприятный запах», – говорит Би. Затем исследователи создали три различных условия тестирования.
В первом они помещают обнаженный материал, содержащий квантовые точки, непосредственно в имитируемую воду из свалки. Во втором они разделили телевизор и планшет на куски размером 2 на 2 дюйма. А в-третьих, просто погрузили все неповрежденные устройства в кислую химическую жидкость. После 18 часов в растворе с неприятным запахом исследователи проверили жидкость, чтобы увидеть, сколько кадмия и индия выщелочилось в нее, и были ли материалы в основном в твердой форме квантовых точек или в более проблемной ионной форме.
Исходя из их первоначальных результатов, кажется, что ионная форма доминирует для обоих типов квантовых точек при низких концентрациях, что может указывать на меньшую опасность для окружающей среды, чем первоначально ожидалось.
Исследователи все еще работают над точным количественным определением точного количества выщелоченных материалов в растворах.
Но, основываясь на исследованиях, проведенных до сих пор, Би говорит, «мы не наблюдаем огромных объемов выщелачивания, особенно когда мы говорим о реалистичных методах утилизации, таких как фрагментированная электроника или весь продукт. Если у вас есть хороший телевизор, мы не ожидаем слишком большого выброса кадмия."Выброшенное количество составляет порядка нанограмм на кубический сантиметр, что намного меньше порогового значения, которое считается опасным.