(Phys.org)—Lichtgevende koolstofnanodeeltjes op basis van koolstof vertonen voordelige optische eigenschappen. Ze zijn ook biocompatibel, en daarom beter geschikt voor beeldvormingsprocedures in de biowetenschappen dan op metalen gebaseerde halfgeleiderkwantumdots. Er zijn dus verschillende processen ontwikkeld om deze miniatuurobjecten bekend te maken als carbon dots of C-dots. Chinese onderzoekers hebben nu een nieuwe methode in het tijdschrift geïntroduceerd Angewandte Chemie , waarmee C-dots bijzonder snel en goedkoop kunnen worden geproduceerd. In aanvulling, ze hebben het gebruik van deze lichtgevende stippen als printerinkt aangetoond.

Het nieuwe proces is gebaseerd op plasma-geïnduceerde pyrolyse. Een plasma is een gas waarvan de componenten gedeeltelijk of volledig zijn gescheiden in ionen en elektronen. Dit plasma is zeer reactief en energetisch; zijn toepassingen omvatten plasmalassen, waarvoor het als warmtebron dient. Een team onder leiding van Su Chen van de Nanjing University of Technology richtte een speciale plasmastraal op een kleine hoeveelheid eigeel of eiwit om het materiaal te carboniseren. Binnen een paar minuten, ze vormden C-dots met een opbrengst van ongeveer 6%.

De uit de eidooier verkregen C-dots hebben een kristallijne structuur en een diameter van ongeveer 2,2 nm; die van het eiwit zijn amorf en meten ongeveer 3,4 nm. Ze bevatten voornamelijk grafische structuren. Zuurstof- en stikstofatomen zijn ook op verschillende manieren aan het oppervlak gebonden, waardoor een goede oplosbaarheid in een breed scala van waterige en organische oplosmiddelen mogelijk is. De C-dots zijn niet gevoelig voor zuren of basen. Onder UV-licht, ze fluoresceren helderblauw. Aangenomen wordt dat de luminescentie afkomstig is van gepassiveerde oppervlaktedefecten die het exciterende UV-licht als antennes "vangen".

De onderzoekers konden het pyrolytische proces volgen door middel van thermogravimetrische analyse en IR-spectroscopie:het omvat het afwikkelen en afbreken van eiwitten en verschillende chemische reacties. Tegen het einde, voornamelijk koolstofdioxide, ammoniak, en water komen vrij. "Dit proces is niet beperkt tot eieren, " legt Chen uit, "het werkt met veel goedkope natuurlijke koolstofbronnen, inclusief suikers."

De wetenschappers fabriceerden inkten op basis van de lichtgevende C-dots en drukten gloeiende patronen op verschillende oppervlakken door middel van zowel inkjet- als zeefdrukprocessen. Door toevoeging van kleine hoeveelheden organische kleurstoffen of halfgeleidende quantum dots kan de kleur van de inkt worden gevarieerd. "Dergelijke fluorescerende inkten kunnen nuttig zijn in opto-elektronische toepassingen, " zegt Chen, "bijvoorbeeld in vervalsingbestendige etikettering en opto-elektronische sensortoepassingen."