Om het kijkplezier te verbeteren, bedrijven hebben televisie- en tabletschermen ontwikkeld met kwantumdots om de helderheid en kleur te verbeteren. Sommige kwantumdots zijn gemaakt met potentieel schadelijke metalen, die in het milieu kunnen uitlogen wanneer het apparaat wordt weggegooid. Maar andere tv's die zijn gemaakt met minder gevaarlijke nanomaterialen, hebben meer energie nodig om te maken. Vandaag, onderzoekers rapporteren voorlopige resultaten die suggereren dat onder gesimuleerde stortomstandigheden, kwantumstippen kunnen uit apparaten lekken. Maar omdat dit in zulke kleine hoeveelheden gebeurt, het team zegt dat in het grote geheel van dingen, het kan zinvol zijn om de meer giftige kwantumstippen te gebruiken die zijn gemaakt met een milieuvriendelijker proces.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 254e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS). ACS, 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging, houdt de vergadering hier tot en met donderdag. Het beschikt over bijna 9, 400 presentaties over een breed scala aan wetenschappelijke onderwerpen.

"In het afgelopen decennium gemanipuleerde nanomaterialen zijn verwerkt in zoveel consumentenproducten, " zegt Yuqiang Bi, doctoraat, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Paul Westerhoff, doctoraat "Het Amerikaanse Environmental Protection Agency heeft ons gefinancierd om deze nanomaterialen te beoordelen. Ze willen weten hoe ze het risico van deze stoffen kunnen voorspellen en beheersen." Westerhoff voegt toe, "Deze casestudy is een van de vele die het gebruik, lot, transformaties, vrijkomen en mogelijke menselijke of ecologische blootstelling aan nanomaterialen gedurende de levenscyclus van nano-enabled consumentenproducten."

Als eerste stap, het team moest de kwantumstippen vinden. "Consumentenelektronica vermeldt hun ingrediënten niet zoals voedsel dat doet, " zegt Bi, die aan de Arizona State University zit. "We moeten alles uit de kast halen om ideeën op te doen over hoe de elektronica wordt gemaakt en in welke consumentenproducten de nanomaterialen zitten." De onderzoekers scanden productinformatie, op internet en in winkels, op zoek naar tablets en televisies met quantum dot-technologie. Ze namen een paar kandidaten mee naar het lab, waar ze de schermen uit elkaar haalden en op zoek gingen naar kwantumstippen.

Met behulp van massaspectrometrie en röntgenfluorescentiespectroscopie, identificeerden de onderzoekers een tablet met cadmium-kwantumdots (namelijk cadmiumselenide, of CdSe), een zwaar metaal dat giftig en kankerverwekkend is, en een televisie met indium (namelijk indiumfosfide, of InP) kwantumstippen. Hoewel indium minder giftig is dan cadmium, de indium-nanomaterialen hebben meer energie nodig om te produceren, dus de vraag is of de potentiële winst in veiligheid de kosten van energie waard is. "Het is niet omdat een product kwantumstippen heeft dat het een risico vormt, " zegt Bi. "Dat hangt ervan af of de kwantumstippen in de omgeving kunnen komen."

Als testcase is de onderzoekers richtten zich op wat er met de producten zou kunnen gebeuren nadat ze zijn weggegooid. "Op een stortplaats de inhoud van een product is gevoelig voor uitloging naar de omgeving, Bi zegt. "Regenval op een stortplaats zorgt voor zure oplossingen. De metalen kunnen oplossen en eenmaal opgelost, cadmium heeft een veel groter potentieel om in het grondwater door te dringen."

In het laboratorium, de onderzoekers simuleerden stortwater met een zure chemische vloeistof, die "een beetje slecht kan ruiken, " zegt Bi. Vervolgens, de onderzoekers stelden drie verschillende testcondities op. In de eerste, ze zetten het naakte materiaal met de kwantumstippen rechtstreeks in het gesimuleerde stortwater. In de seconde, ze sneden de televisie en tablet in stukken van 2 bij 2 inch. En in de derde, ze hebben gewoon de hele intacte apparaten ondergedompeld in de zure chemische vloeistof. Na 18 uur in de funky ruikende oplossing, de onderzoekers testten de vloeistof om te zien hoeveel cadmium en indium erin waren uitgeloogd en of de materialen voornamelijk in hun vaste kwantumpuntvorm of een meer problematische ionische vorm waren. Op basis van hun eerste resultaten, het lijkt erop dat de ionische vorm domineert voor beide soorten kwantumstippen bij lage concentraties, wat zou kunnen wijzen op een lager milieurisico dan aanvankelijk werd verwacht.

De onderzoekers zijn nog bezig om de exacte hoeveelheid uitgeloogde materialen in de oplossingen nauwkeurig te kwantificeren. Maar op basis van studies die tot nu toe zijn gedaan, Bi zegt, "we zien geen grote hoeveelheden uitloging, vooral als we het hebben over realistische verwijderingsmethoden, zoals de opgesplitste elektronica of het hele product. Als je over een mooie tv beschikt, we verwachten niet al te veel afgifte van het cadmium." De vrijgekomen hoeveelheid ligt in de orde van nanogram per kubieke centimeter, veel lager dan de drempel die als gevaarlijk wordt beschouwd.