Znajdź zawartość

Naukowcy opracowali nowy rodzaj bawełny, która samooczyszcza się pod wpływem światła słonecznego. Wygląda więc na to, że kiedy w przyszłości pobrudzimy się na dworze, nie trzeba nawet będzie zdejmować ubrania, bo po upływie niezbyt długiego czasu wszystko (brud i bakterie) samo zniknie. Słowo pranie zmieni znaczenie, bo spodnie, bluzy i swetry nie będą trafiać do wody, ale od razu na sznurki. Mingce Long i Deyong Wu, których artykuł ukazał się w piśmie Applied Materials & Interfaces, tłumaczą, że czyszczenie bawełny za pomocą światła widzialnego jest możliwe dzięki zastosowaniu powłoki z kompozytu tlenku tytanu(IV) modyfikowanego azotem (N-TiO2) oraz jodku srebra (AgI). Właściwości fizyczne wynalazku przetestowano za pomocą wielu różnych metod, w tym rentgenografii strukturalnej, mikroskopii skaningowej czy rentgenowskiej spektrometrii fotoelektronów XPS. Funkcjonowanie fotokatalityczne materiału (azot był materiałem domieszkującym indukującym fotokatalizę w świetle widzialnym) sprawdzano za pomocą oranżu metylowego. Znaczną poprawę właściwości fotokatalitycznych tkaniny AgI–N–TiO2, w porównaniu do bawełny powlekanej tylko tlenkiem tytanu(IV), można przypisać efektowi synergistycznemu AgI oraz N-TiO2 (akademicy tłumaczą, że na styku półprzewodników dochodzi do separacji par elektron-dziura). Aktywność fotokatalityczna bawełny AgI–N–TiO2 utrzymuje się po kilku cyklach "naświetlania". Co więcej, powłoka wytrzymuje zwykłe pranie i suszenie. Za pomocą rentgenografii strukturalnej przed i po reakcji ustalono, że jodek srebra jest stabilnym elementem kompozytu. Duet naukowców podkreśla, że już wcześniej wychodzono z propozycjami samoczyszczących się bawełn, ale zawsze wymagało to wystawienia na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego. Long i Wu powlekali tkaninę nanocząstkami kompozytu AgI–N–TiO2. Zademonstrowali, że na słońcu materiał usuwa oranż metylowy.

Od wielu lat znamy i wykorzystujemy materiały, które po wystawieniu na światło widzialne, emitują światło widzialne. Teraz naukowcom udało się stworzyć materiał, który emituje światło podczerwone w odpowiedzi na ekspozycję na światło widzialne. Nowy materiał może zostać wykorzystany w medycynie oraz w wojsku czy policji. Niewykluczone, że posłuży też do stworzenia doskonalszych ogniw słonecznych. Jeśli wyniesiesz ten materiał poza pomieszczenie, wystarczy 1 minuta działania światła słonecznego, by przez 360 godzin emitował on promieniowanie w bliskiej podczerwieni. Materiał może być też aktywowany przez oświetlenie fluoroscencyjne - mówi profesor Zhengwei Pan. Z nowego materiału można stworzyć nanocząsteczki, które będą wiązały się z komórkami nowotworowymi i pozwolą lekarzom zauważyć nawet najmniejsze guzy. Można będzie z niego tworzyć np. ceramiczne identyfikatory i przyczepiać do ludzi lub pojazdów, by, dzięki okularom działającym na podczerwień, łatwo odróżnić wroga od sojusznika. Materiał można też zmielić na proszek i zmieszać go z farbą, by w ten sposób zaznaczać obiekty przeznaczone dla wtajemniczonych oczu. Pan rozpoczął tworzenie swojego materiału od posiadającego trzy powłoki walencyjne jonu chromu. Po ekspozycji na światło jego elektrony szybko przechodzą ze stanu podstawowego na wyższe stany energetyczne. Gdy elektrony powracają do stanu podstawowego, dochodzi do emisji światła w bliskiej podczerwieni. Emisja ta trwa bardzo krótko, zaledwie przez milisekundy. Innowacja Pena polega na użyciu matrycy z cynku i stopu galu z germanem, w której znajdują się umieszczono jony chromu. Struktura chemiczna matrycy tworzy sieć „pułapek", których zadaniem jest uwięzienie i przechowywanie energii pochodzącej ze wzbudzonych elektronów i przechowywanie jej przez dłuższy czas. Energia ta jest uwalniania w formie termicznej i przekazywana z powrotem do jonów chromu. To powoduje emisję światła w podczerwieni, która trwa niemal przez dwa tygodnie. Nie sądzimy, byśmy znaleźli idealny materiał. Będziemy dopasowywali jego parametry tak, by poprawić jego właściwości - mówi Pen. Nowy materiał był testowany przez rok. Sprawdzano, jak sprawuje się w dni słoneczne, pochmurne i deszczowe, zanurzano go na całe miesiące w wodzie słodkiej, słonej i w roztworze wybielającym - nie zanotowano żadnej utraty wydajności.