חוקרים פיתחו דרך להשתמש בלייזרים כדי לפוצץ מולקולות של פלסטיק וחומרים אחרים לתוך החלקים הקטנים ביותר שלהם לשימוש חוזר עתידי, הם הכריזו היום.
השיטה כוללת הנחת חומרים אלו על גבי חומרים דו מימדיים הנקראים דיכאלקוגנידים מתכת מעבר ולאחר מכן הקרנתם באור.
לתגלית יש פוטנציאל לשפר את הדרך בה אנו מתמודדים כיום עם פלסטיק שקשה לפירוק. הממצאים פורסמו בכתב העת Nature Communications.
"על ידי ניצול התגובות הייחודיות הללו, נוכל לחקור מסלולים חדשים להמרת מזהמים סביבתיים לכימיקלים רבי ערך לשימוש חוזר, ובכך להניע את הפיתוח של כלכלה בת קיימא ומעגלית יותר", אמר Yuebing Zheng, פרופסור במחלקה להנדסת מכונות של ווקר ב-Cockrell. בית הספר להנדסה באוניברסיטת טקסס באוסטין ואחד ממובילי הפרויקט. "לגילוי הזה יש השלכות חשובות להתמודדות עם אתגרים סביבתיים וקידום תחום הכימיה הירוקה".
זיהום הפלסטיק הפך למשבר סביבתי עולמי, עם מיליוני טונות של פסולת פלסטיק המצטברת במזבלות ובאוקיינוסים מדי שנה. השיטות המסורתיות של פירוק פלסטיק הן לרוב עתירות אנרגיה, מזיקות לסביבה ואינן יעילות. החוקרים מדמיינים את השימוש בתגלית החדשה הזו כדי לפתח טכנולוגיות מיחזור פלסטיק יעילות להפחתת הזיהום.
החוקרים השתמשו באור בעוצמה נמוכה כדי לשבור את הקשרים הכימיים של הפלסטיק וליצור קשרים חדשים, והפכו את החומר לנקודות פחמן פולטות אור. לנקודות פחמן אלו יש ביקוש רב בשל הרבגוניות של ננו-חומרים מבוססי פחמן ועשויות לשמש כהתקני זיכרון בהתקני מחשב מהדור הבא.
"זה מרגש להפוך פלסטיק שלעולם לא מתכלה לחומרים שימושיים עבור תעשיות רבות ושונות", אמר ג'ינגאנג לי, פוסט-דוקטורנט באוניברסיטת ברקלי, שהחל את המחקר הזה ב-UT אוסטין.
התגובה הספציפית אליה התייחס נקראת "הפעלת CH", שבה קשרי פחמן-מימן במולקולות אורגניות נשברים באופן סלקטיבי והופכים לקשרים כימיים חדשים. במחקר זה, החומר הדו-ממדי זירז את התגובה, והפך מולקולות מימן לגז, מה שאפשר למולקולות פחמן להיקשר ביניהן ליצירת נקודות פחמן שמאחסנות מידע.
יש צורך במחקר ופיתוח נוספים כדי לייעל את תהליך הפעלת ה-CH מונע האור ולהגדיל אותו עבור יישומים תעשייתיים. עם זאת, מחקר זה מייצג התקדמות חשובה בחיפוש אחר פתרונות ברי קיימא לניהול פסולת פלסטיק.
ניתן ליישם את תהליך הפעלת ה-CH המונע על ידי האור, שהודגם במחקר זה, על תרכובות אורגניות ארוכות שרשרת רבות, כולל פוליאתילן וחומרי שטח הנמצאים בשימוש נפוץ במערכות ננו-חומר.
מחברים אחרים הם מאוניברסיטת טקסס באוסטין, אוניברסיטת טוהוקו ביפן, אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי, אוניברסיטת ביילור ואוניברסיטת מדינת פנסילבניה.
העבודה נתמכה על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות, הקרן הלאומית למדע, החברה היפנית לקידום המדע, קרן Hirose והקרן הלאומית למדעי הטבע של סין.
