Kwantumdots zijn klein:meestal slechts tientallen atomen in diameter. Omdat ze zo klein zijn, worden hun eigenschappen bepaald door kwantumeffecten, waardoor ze zich een beetje vreemd gedragen in vergelijking met grotere objecten. Ze zenden namelijk anders licht uit dan je zou verwachten; Goudmaterialen zien er bijvoorbeeld blauw uit op deze schaal. Niet-metalen kwantumdots vertonen hetzelfde effect en zijn door andere onderzoekers onderzocht als hulpmiddel voor bio-imaging. Palashuddin heeft zich gericht op het ontwerpen van op koolstof en zwavel gebaseerde kwantumdots (respectievelijk Cdots en Sdots) voor een verscheidenheid aan andere toepassingen.

"Koolstof en zwavel zijn zeer overvloedige, kosteneffectieve materialen, en ze kunnen gemakkelijk worden gesynthetiseerd tot kwantumdots", zegt hij. "Je kunt koolstofstippen maken van afvalmaterialen en deze vervolgens gebruiken om verontreinigende stoffen te verwijderen. Ze zijn een manier om het proces rond te maken."

Palashuddin heeft Cdots en Sdots al op verschillende manieren aan het werk gezet, hoewel beide relatief recente ontdekkingen zijn. Hoewel klein, hebben de dots een groot oppervlak, dat gemakkelijk kan worden gefunctionaliseerd om de dots aan te passen voor verschillende toepassingen. Eerder ontwierp het team stippen met verschillende kleuren, afhankelijk van de verontreinigingen die ze tegenkwamen. Dat betekende dat ze konden helpen bij het identificeren van verontreinigende stoffen (zoals lood, kobalt en chroom) in een watermonster zonder nieuwe metalen uit de stippen zelf te lekken.

Naast het identificeren van verontreinigende stoffen, kunnen Cdots helpen bij het afbreken van verontreinigende stoffen zoals pesticiden en kleurstoffen in water. In één project vormden Palashuddin en medewerker Amaresh Kumar Sahoo, een assistent-professor die nanobiotechnologie studeert aan het Indian Institute of Information Technology, Cdots van aardappelschillen en monteerden ze vervolgens op microscopische robots die waren ontworpen om giftige kleurstoffen in monsters die vervuild water simuleren, aan te pakken en af ​​te breken.

Het team heeft ook methoden ontwikkeld om verontreinigende stoffen volledig uit water te verwijderen, in plaats van ze alleen maar te identificeren of af te breken. Ze hebben speciaal Cdots ontworpen om autoolie op te zuigen en onderzoeken momenteel een op Cdot gebaseerd filtersysteem om olielekken te helpen behandelen.

Vervolgens zijn de onderzoekers van plan hun laboratoriumresultaten in het veld te gebruiken, mogelijk in een project gericht op de Yamuna-rivier. Deze rivier loopt rechtstreeks door New Delhi en is beroemd vervuild, vooral in meer bevolkte gebieden. Palashuddin hoopt de niet-metalen punten van zijn team te gebruiken om de verschillende verontreinigende stoffen in de rivier te identificeren en te scheiden, waaronder pesticiden, oppervlakteactieve stoffen, metaalionen, antibiotica en kleurstoffen. Idealiter worden de stippen zo gefunctionaliseerd dat ze zoveel mogelijk van deze verschillende verontreinigingen op hun oppervlak vangen, zodat ze vervolgens gemakkelijk kunnen worden verwijderd.

De potentiële toepassingen van niet-metalen stippen eindigen echter niet alleen bij waterbehandeling. Palashuddin en collega's onderzoeken momenteel toepassingen die beter zouden kunnen aansluiten bij traditionele, op metaal gebaseerde stippen, maar zonder de zorgen over toxiciteit. Sommige lichtgevende kwantumdots die door het team zijn ontwikkeld, kunnen bijvoorbeeld worden opgenomen in onzichtbare inkt om namaak te helpen voorkomen, of worden ingebouwd in lichtgevende apparaten, waaronder televisieschermen.

Het team hoopt dat hun werk kan helpen het gebruik van niet-metalen kwantumdots te verbreden en hun unieke eigenschappen in de omgeving te laten werken.

Aangeboden door American Chemical Society