Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp sử dụng tia laser để bắn các phân tử nhựa và các vật liệu khác thành những phần nhỏ nhất để tái sử dụng trong tương lai, họ công bố ngày hôm nay.
Phương pháp này bao gồm việc đặt những vật liệu này lên trên các vật liệu hai chiều gọi là dichalcogenide kim loại chuyển tiếp và sau đó chiếu sáng chúng.
Phát hiện này có tiềm năng cải thiện cách chúng ta hiện đang xử lý nhựa khó phân hủy. Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
"Bằng cách khai thác những phản ứng độc đáo này, chúng ta có thể khám phá những con đường mới để chuyển đổi các chất gây ô nhiễm môi trường thành các hóa chất có giá trị có thể tái sử dụng, qua đó thúc đẩy sự phát triển của một nền kinh tế tuần hoàn và bền vững hơn", Yuebing Zheng, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí Walker thuộc Trường Kỹ thuật Cockrell thuộc Đại học Texas tại Austin và là một trong những người lãnh đạo dự án, cho biết. "Khám phá này có ý nghĩa quan trọng trong việc giải quyết các thách thức về môi trường và thúc đẩy lĩnh vực hóa học xanh".
Ô nhiễm nhựa đã trở thành một cuộc khủng hoảng môi trường toàn cầu, với hàng triệu tấn rác thải nhựa tích tụ tại các bãi chôn lấp và đại dương mỗi năm. Các phương pháp phân hủy nhựa truyền thống thường tốn nhiều năng lượng, gây hại cho môi trường và không hiệu quả. Các nhà nghiên cứu hình dung việc sử dụng khám phá mới này để phát triển các công nghệ tái chế nhựa hiệu quả nhằm giảm ô nhiễm.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng ánh sáng công suất thấp để phá vỡ các liên kết hóa học của nhựa và tạo ra các liên kết mới, biến vật liệu thành các chấm carbon phát sáng. Các chấm carbon này có nhu cầu cao do tính linh hoạt của vật liệu nano gốc carbon và có khả năng được sử dụng làm thiết bị nhớ trong các thiết bị máy tính thế hệ tiếp theo.
Jingang Li, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại UC Berkeley, người đã bắt đầu nghiên cứu này tại UT Austin, cho biết: "Thật thú vị khi biến nhựa không bao giờ phân hủy thành vật liệu hữu ích cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau".
Phản ứng cụ thể mà ông đề cập đến được gọi là "kích hoạt CH", trong đó các liên kết cacbon-hydro trong các phân tử hữu cơ bị phá vỡ một cách có chọn lọc và chuyển đổi thành các liên kết hóa học mới. Trong nghiên cứu này, vật liệu 2D đã xúc tác phản ứng, biến các phân tử hydro thành khí, cho phép các phân tử cacbon liên kết với nhau để tạo thành các chấm cacbon lưu trữ thông tin.
Cần phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa quá trình kích hoạt CH bằng ánh sáng này và mở rộng quy mô cho các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, nghiên cứu này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc tìm kiếm các giải pháp bền vững cho việc quản lý rác thải nhựa.
Quá trình hoạt hóa CH nhờ ánh sáng được chứng minh trong nghiên cứu này có thể được áp dụng cho nhiều hợp chất hữu cơ chuỗi dài, bao gồm polyethylene và chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng trong các hệ thống vật liệu nano.
Các đồng tác giả khác đến từ Đại học Texas tại Austin, Đại học Tohoku tại Nhật Bản, Đại học California, Berkeley, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, Đại học Baylor và Đại học bang Pennsylvania.
Công trình này nhận được sự hỗ trợ từ các khoản tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia, Quỹ Khoa học Quốc gia, Hiệp hội Phát triển Khoa học Nhật Bản, Quỹ Hirose và Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc.
