Koolstof nanobuisjes zijn klein. Ze kunnen honderdduizend keer kleiner zijn dan de breedte van een mensenhaar. Maar ze hebben een enorm potentieel.

Producten vervaardigd met behulp van koolstofnanobuizen omvatten wapening voor beton, sportartikelen, windturbines, en lithiumbatterijen, onder andere.

Mogelijke toepassingen van koolstofnanobuizen kunnen zich uitstrekken tot verschillende gebieden, zoals landbouw, biologie en ruimtewetenschap.

Maar naarmate we meer koolstofnanobuisjes gebruiken om dingen te maken, we vergroten ook de kans dat deze nanobuisjes in verschillende omgevingen en ecosystemen terechtkomen.

"Dat maakt het belangrijk om te begrijpen hoe koolstofnanobuisjes zich gedragen in deze omgevingen, " zegt Yu Yang, een lid van de Soil Science Society of America.

In een nieuwe studie, Yang en zijn collega's beschrijven een manier om niveaus van een specifiek soort koolstofnanobuisjes in plantenweefsels te meten. Hun onderzoek is onlangs gepubliceerd in Tijdschrift voor Milieukwaliteit .

Koolstofnanobuisjes kunnen hun weg vinden naar landbouwvelden en voedselproducten. Daar, ze kunnen een bedreiging vormen voor de gezondheid van mens en milieu.

"Weten hoe koolstofnanobuisjes in het milieu te meten is cruciaal om hun lot en effecten op het milieu te begrijpen, " zegt Yang.

Om de nanobuisjes in de omgeving na te bootsen, Yang en collega's kweekten hydrocultuursla in aanwezigheid van koolstofnanobuisjes. Vervolgens analyseerden ze de slabladeren op sporen van koolstofnanobuisjes.

Yang ontdekte dat deze methode kleine hoeveelheden koolstofnanobuisjes in de bladeren kon detecteren. stengels en wortels van de slaplanten.

"We hebben een methode ontwikkeld om het uitdagende probleem van het kwantificeren van koolstofnanomaterialen in het milieu aan te pakken, ", zegt Yang. "Deze bevindingen kunnen helpen bij de duurzame toepassing van koolstofnanobuisjes in natuurlijke omgevingen."

De uitdaging bij het meten van koolstofnanobuisjes in het milieu is dat ze van koolstof zijn gemaakt. Alle levende wezens op aarde - inclusief mensen en planten - hebben koolstof als een belangrijke bouwsteen.

De taak van Yang en collega's was om onderscheid te maken tussen koolstof in levend materiaal en koolstof in koolstofnanobuisjes.

Een enkele laag koolstofatomen gerangschikt in een honingraatpatroon wordt grafeen genoemd. Een koolstofnanobuis is een vel grafeen dat in een kleine cilinder is gerold.

Koolstof nanobuisjes gemaakt van een enkele laag grafeen worden enkelwandige nanobuisjes genoemd. Door meerdere buizen in elkaar te leggen, ontstaan ​​meerwandige koolstofnanobuizen.

Wetenschappers kunnen verschillende moleculen toevoegen aan koolstofnanobuisjes. Door deze moleculen toe te voegen, kunnen hun eigenschappen veranderen. Ze kunnen gemakkelijker oplossen in oplosmiddelen, bijvoorbeeld.

"Koolstofnanobuizen waaraan moleculen zijn toegevoegd, kunnen worden gebruikt bij de fabricage van nanocomposieten, biologie, en chemische of biologische sondes, " zegt Yang.

In eerder onderzoek is Yang's groep kwantificeerde meerwandige koolstofnanobuisjes in planten. Maar niemand had gemeten of dit soort koolstofnanobuisjes waaraan een specifiek molecuul is toegevoegd, in planten terechtkomt.

De onderzoekers gebruikten een techniek die geprogrammeerde thermische analyse wordt genoemd. Bij deze benadering materialen worden op een gecontroleerde manier verwarmd in verschillende omgevingen, bijvoorbeeld plus of min zuurstof, bijvoorbeeld.

Hoe verschillende materialen reageren op verhitting in verschillende omgevingen kan grote aanwijzingen geven over deze materialen.

Yang en collega's ontdekten dat ze geprogrammeerde thermische analyse konden gebruiken om de koolstof in de nanobuisjes te detecteren. Met behulp van deze gegevens, ze konden ook de koolstof in koolstofnanobuisjes onderscheiden van de koolstof in planten.

Dit is de eerste studie die de niveaus van dit soort koolstofnanobuisjes in planten meet met behulp van thermische analyse. "Dat is cruciaal voor het begrijpen van het lot van koolstofnanobuisjes in het milieu en het inschatten van mogelijke menselijke blootstelling, " zegt Yang.

Yang werkt nu aan het detecteren van nog kleinere hoeveelheden koolstofnanobuisjes in de omgeving.

"We willen ook proberen koolstofnanobuisjes te meten waaraan verschillende moleculen zijn toegevoegd, ", zegt Yang. Hij is ook van plan om testmaterialen uit te breiden tot buiten de slaplanten. "We willen deze aanpak in verschillende omgevingen testen."

uiteindelijk, het doel is om de toepassing van koolstofnanobuisjes te bevorderen. "Het nauwkeurig kunnen meten van koolstofnanobuisjes in het milieu kan het duurzame gebruik ervan bevorderen, " zegt Yang.