연구원들이 양조장 폐기물에서 탄소 양자점 합성에 성공

나노기술과 양조장의 세계가 만날 때
연구원들이 양조장 폐기물에서 탄소 양자점 합성에 성공
날짜:
2022년 6월 22일
원천:
국립 과학 연구소 - INRS
요약:
연구원들은 양조장 폐기물이 양자점을 합성하기 위한 탄소원으로 사용될 수 있음을 보여주었습니다.

몇 년 동안 양조장에서 나온 곡물 찌꺼기인 사용된 곡물은 동물 사료에 재사용되었습니다. 이제부터 이 물질은 나노기술에도 사용될 수 있습니다! INRS(Institut National de la recherche scientifique)의 Federico Rosei 교수 팀은 양조장 폐기물이 양자점 합성을 위한 탄소원으로 사용될 수 있음을 보여주었습니다. ÉTS(École de technologie supérieure)의 Claudiane Ouellet-Plamondon과 공동으로 수행한 이 작업은 Royal Society of Chemistry의 저널 RSC Advances 에 게재 되었습니다.

종종 "인공 원자"로 간주되는 양자점은 빛의 전송에 사용됩니다. 다양한 흥미로운 물리화학적 특성을 가진 이러한 유형의 나노기술은 생물 의학의 센서 또는 차세대 디스플레이의 LED로 성공적으로 사용되었습니다. 하지만 단점이 있습니다. 현재 양자점은 카드뮴과 같은 중금속과 유독성 금속으로 생산됩니다. 탄소는 생체 적합성과 접근성 모두에서 흥미로운 대안입니다.

친환경적 접근

양조장 폐기물을 원료로 선택한 것은 INRS의 박사후 과정 연구원인 Daniele Benetti와 이 작업을 수행한 ÉTS의 석사 과정 학생인 Aurel Thibaut Nkeumaleu에 의해 이루어졌습니다. 기본적으로 접근 가능한 재료를 사용하여 다양한 실험을 하고 싶었습니다. 이것이 과학자들이 곡물 잔류물을 얻기 위해 Brasseurs de Montréal과 협력하게 된 방법입니다.

"사용된 곡물의 사용은 순환 경제 관점에서 폐기물 관리에 대한 친환경적 접근과 탄소 양자점 합성을 위한 대체 원료 모두를 강조합니다."라고 Rosei 교수는 말합니다.

양조장 폐기물을 탄소 양자점의 공급원으로 사용하는 이점은 자연적으로 질소와 인이 풍부하다는 것입니다. 이렇게 하면 순수한 화학 물질이 필요하지 않습니다.

ÉTS의 지속 가능한 다기능 건축 자재 부문 캐나다 연구 책임자인 Claudiane Ouellet-Plamondon은 "이 연구는 맥주 부산물로 우리가 할 수 있는 일을 밝혀주는 매우 재미있었습니다."라고 말했습니다. "게다가 ÉTS는 1960년대까지 퀘벡의 주요 양조장 중 하나였던 전 다우 양조장 부지에 있습니다. 따라서 이 작업에는 역사적, 유산적 연결 고리가 있습니다."

접근 가능한 방법

연구팀은 바이오 기반 물질을 사용하는 것 외에도 일반적인 수단으로 탄소 양자점을 생성하는 것이 가능하다는 것을 보여주고 싶었다. 과학자들은 가정용 전자레인지를 사용하여 사용한 곡물을 탄화시켜 검은색 분말을 생성했습니다. 그런 다음 증류수와 혼합하고 전자 레인지에 다시 넣었습니다. 원심분리기의 통과 및 고급 여과를 통해 양자점을 얻을 수 있었습니다. 그들의 완제품은 중금속뿐만 아니라 수질, 환경 및 건강에 영향을 미치는 기타 오염 물질을 감지하고 정량화할 수 있었습니다.

다음 단계는 개념 증명을 넘어 양조장 폐기물에서 이러한 탄소 양자점을 특성화하는 것입니다. 연구팀은 이 나노기술이 살아있는 세포에서도 다양한 수용액에 대한 정교한 검출 센서가 될 가능성이 있다고 확신합니다.