研究者らは、将来再利用できるようにレーザーを使ってプラスチックやその他の材料の分子を最小の部品に粉砕する方法を開発したと本日発表した。
この方法では、これらの材料を遷移金属二カルコゲニドと呼ばれる二次元材料の上に置き、光を照射します。
この発見は、分解しにくいプラスチックの現在の取り扱い方を改善する可能性を秘めている。この研究結果は、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された。
「これらのユニークな反応を利用することで、環境汚染物質を価値ある再利用可能な化学物質に変換する新しい経路を探求することができ、それによってより持続可能で循環的な経済の発展を促進することができます」と、テキサス大学オースティン校コックレル工学部ウォーカー機械工学科の教授であり、プロジェクトリーダーの一人であるユエビン・ジェン氏は述べた。「この発見は、環境問題の解決とグリーンケミストリーの分野の発展に重要な意味を持っています。」
プラスチック汚染は世界的な環境危機となっており、毎年何百万トンものプラスチック廃棄物が埋立地や海洋に蓄積されています。従来のプラスチック分解方法は、エネルギーを大量に消費し、環境に有害で、効果がありません。研究者たちは、この新しい発見を利用して、汚染を減らすための効率的なプラスチックリサイクル技術を開発したいと考えています。
研究者らは低出力光を使用してプラスチックの化学結合を破壊し、新しい結合を作り出し、この材料を発光するカーボンドットに変化させた。これらのカーボンドットは、炭素ベースのナノ材料の多用途性から需要が高く、次世代のコンピューターデバイスのメモリデバイスとして使用される可能性がある。
「決して分解されないプラスチックを、さまざまな産業に役立つ材料に変えることは刺激的です」と、テキサス大学オースティン校でこの研究を始めたカリフォルニア大学バークレー校の博士研究員、ジンガン・リー氏は語った。
彼が言及した特定の反応は「CH活性化」と呼ばれ、有機分子内の炭素水素結合が選択的に切断され、新しい化学結合に変換されます。この研究では、2D材料が反応を触媒し、水素分子をガスに変換し、炭素分子が互いに結合して情報を保存する炭素ドットを形成できるようにしました。
この光駆動型 CH 活性化プロセスを最適化し、産業用途に拡大するには、さらなる研究開発が必要です。しかし、この研究は、プラスチック廃棄物管理の持続可能なソリューションの探求において重要な進歩を表しています。
この研究で実証された光駆動型 CH 活性化プロセスは、ナノ材料システムで一般的に使用されるポリエチレンや界面活性剤など、多くの長鎖有機化合物に適用できます。
他の共著者は、テキサス大学オースティン校、日本の東北大学、カリフォルニア大学バークレー校、ローレンス・バークレー国立研究所、ベイラー大学、ペンシルベニア州立大学の研究者です。
この研究は、国立衛生研究所、国立科学財団、日本学術振興会、ヒロセ財団、中国国家自然科学基金からの助成金によって支援されました。
