Вот уже несколько лет отработанное зерно, остатки зерновых с пивоваренных заводов, повторно используется в кормах для животных. Этот материал также может быть использован в нанотехнологиях. Команда профессора Федерико Розеи из Национального института научных исследований (INRS) показала, что отходы микропивоварни можно использовать в качестве источника углерода для синтеза квантовых точек. Работа, выполненная в сотрудничестве с Клаудианой Уэллет-Пламондон из Высшей технологической школы (ÉTS), была опубликована в журнале Королевского химического общества RSC Advances.

Часто называемые "искусственными атомами", квантовые точки используются для передачи света. Обладая рядом интересных физико-химических свойств, этот тип нанотехнологий успешно используется в качестве сенсора в биомедицине или в качестве светодиодов в дисплеях следующего поколения. Но есть и недостаток. Современные квантовые точки изготавливаются из тяжелых и токсичных металлов, таких как кадмий. Углерод является интересной альтернативой, как из-за его биосовместимости, так и из-за его доступности.

Выбор отходов пивоваренного завода в качестве исходного материала был сделан Даниэле Бенетти, аспирантом INRS, и Аурелом Тибо Нкеумалеу, магистрантом ÉTS, который проводил эту работу. В основном они хотели проводить различные эксперименты с использованием доступных материалов. Именно так ученые пришли к сотрудничеству с брассерами Монреаля, чтобы получить их зерновые остатки.

"Использование отработанного зерна подчеркивает как экологически ответственный подход к обращению с отходами, так и альтернативное сырье для синтеза углеродных квантовых точек с точки зрения круговой экономики", - говорит профессор Розей.

Преимущество использования отходов пивоваренного завода в качестве источника углеродных квантовых точек заключается в том, что они естественным образом обогащаются азотом и фосфором. Это позволяет избежать необходимости в использовании чистых химических веществ.

"Это исследование было очень увлекательным, оно показало, что мы можем сделать с побочными продуктами пива", - говорит Клаудиан Уэллет-Пламондон, канадский научный руководитель отдела устойчивых многофункциональных строительных материалов ÉTS. "Более того, ÉTS расположен на месте бывшей пивоварни Dow brewery, одной из главных пивоварен Квебека до 1960-х годов. Так что с этой работой есть историческая и наследственная связь".

В дополнение к использованию материала на биологической основе исследовательская группа хотела показать, что можно производить углеродные квантовые точки обычными средствами. Ученые использовали бытовую микроволновую печь для обугливания отработанного зерна, в результате чего получился черный порошок. Затем его смешали с дистиллированной водой и снова поместили в микроволновую печь. Проход в центрифуге и усовершенствованная фильтрация позволили получить квантовые точки. Их готовый продукт был способен обнаруживать и количественно определять тяжелые металлы, а также другие загрязняющие вещества, которые влияют на качество воды, окружающую среду и здоровье.

Следующие шаги будут заключаться в том, чтобы охарактеризовать эти углеродные квантовые точки из отходов пивоваренного завода, помимо доказательства концепции. Исследовательская группа убеждена, что эта нанотехнология потенциально может стать сложными датчиками обнаружения различных водных растворов, даже в живых клетках.

ИСТОЧНИК