Международная исследовательская группа под руководством Texas Engineers разработала способ разрушения молекул в пластике и других материалах с помощью лазера, чтобы разбить их на мельчайшие части для будущего повторного использования.

Открытие, которое заключается в наложении этих материалов поверх двумерных материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов, а затем их поджигании, может улучшить способ утилизации пластика, который практически невозможно разложить с помощью современных технологий.

«Используя эти уникальные реакции, мы можем исследовать новые пути преобразования загрязняющих веществ окружающей среды в ценные, пригодные для повторного использования химические вещества, способствуя развитию более устойчивой и циклической экономики », — сказал Юэбин Чжэн, профессор кафедры машиностроения им. Уокера в Школе инженерии Кокрелла и один из руководителей проекта.

«Это открытие имеет важное значение для решения экологических проблем и развития области зеленой химии».

Исследование было недавно опубликовано в Nature Communications. В команду входят исследователи из Калифорнийского университета в Беркли, Университета Тохоку в Японии, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, Университета Бейлора и Университета штата Пенсильвания.

Пластиковое загрязнение стало глобальным экологическим кризисом, миллионы тонн пластиковых отходов ежегодно скапливаются на свалках и в океанах. Традиционные методы разложения пластика часто являются энергоемкими, экологически вредными и неэффективными. Исследователи предполагают использовать это новое открытие для разработки эффективных технологий переработки пластика с целью снижения загрязнения.

Исследователи использовали маломощный свет, чтобы разрушить химическую связь пластика и создать новые химические связи, которые превратили материалы в люминесцентные углеродные точки. Наноматериалы на основе углерода пользуются большим спросом из-за их многочисленных возможностей, и эти точки потенциально могут использоваться в качестве устройств хранения данных в компьютерных устройствах следующего поколения.

«Интересно взять пластик, который сам по себе никогда не разложится, и превратить его во что-то полезное для самых разных отраслей», — сказал Цзинган Ли, аспирант Калифорнийского университета в Беркли, начавший исследование в Техасском университете.

Конкретная реакция называется активацией CH, где связи углерода и водорода в органической молекуле выборочно разрываются и преобразуются в новую химическую связь. В этом исследовании двумерные материалы катализировали эту реакцию, которая привела к превращению молекул водорода в газ. Это расчистило путь для молекул углерода, чтобы соединиться друг с другом, образовав точки хранения информации.

Необходимы дальнейшие исследования и разработки для оптимизации процесса активации CH под действием света и его масштабирования для промышленного применения. Однако это исследование представляет собой значительный шаг вперед в поиске устойчивых решений для управления пластиковыми отходами.

Процесс активации CH под действием света, продемонстрированный в данном исследовании, может быть применен ко многим длинноцепочечным органическим соединениям , включая полиэтилен и поверхностно-активные вещества, обычно используемые в системах наноматериалов.