El fuego es el más corto que es el descubrimiento más corto de la humanidad. Fue crucial para mejorar la sociedad: las subrayadas de muchos inventos más educativos de la humanidad, desde cocinar y cortar las armas hasta la generación de energía y habilitar motores de combustión de automóviles.
Hoy, el fuego sigue siendo aportes en algunas de las nanotecnologías nativas que se están desarrollando actualmente para su uso en tratamientos contra el cáncer y como sensores en la detección temprana de diabetes y otras enfermedades metabólicas.
Las nanotecnologías se pueden encontrar en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, anteriormente escribí sobre la nanotecnología utilizada en las vacunas de ARNm que nos ayudaron a través de la pandemia y tuvieron charlas facilitadoras sobre qué nanotecnología afecta nuestro vino, manguera y aire acondicionado.
Por ejemplo, los sensores de gas que incluyen nanopartículas hechas por fuego pueden usarse para verificar que no hay metanol en las bebidas alcohólicas. El metanol es un contaminante de alcohol muy venenoso y causó numerosos envenenamiento en todo el mundo.
El fuego se usa más comúnmente nanopartículas, y se realizan nanotecnologías, se realizan nanotecnologías. Por ejemplo, un tercio del peso del automóvil consiste en nanopartículas negras de carbono, que se realizan mediante el uso del fuego. Estas nanopartículas ayudan a fortalecer el neumático. El color blanco que usamos en nuestras paredes y recubrimientos en algunas tabletas contiene nanopartículas de titanio aplicadas a bomberos. Del mismo modo, el silicio extendido, utilizado en las fibras ópticas necesarias para los sistemas de Internet y de comunicación, también se falla en el fuego.
¿Cómo se hace la nanotecnología?
Entonces, ¿cómo las nanopartículas, que son de 80 a 100 mil veces más pequeñas que el grosor del cabello humano, una forma dentro del fuego?
Me especializo en la creación de nanopartículas en el fuego, especialmente usando tecnología llamada pirrólisis de aerosol de llamas.
En mi investigación, quemé productos químicos inflamables que contienen elementos metálicos objetivo para formar mis nanopartículas. Todo se oxida durante la combustión: el carbono se convierte en CO2, el hidrógeno se convierte en vapor de agua y los elementos metálicos se convierten en óxidos metálicos.
Durante los milisegundos de que estos óxido de metal tienen partículas en el fuego, chocan y crecen en nano o micro partículas. Recojo estas partículas en el filtro en la parte superior del fuego. Las propiedades importantes, como el tamaño y la estructura cristalina de las nanopartículas producidas, dependen de cuánto tiempo pasan estas partículas en el fuego.
Cuantas más partículas deben chocar dentro del fuego de la falsificación, que está creciendo. También podemos hacer partículas complicadas que consisten en más elementos quemando una mezcla de diferentes productos químicos. Este proceso también es versátil y escalable, lo que permite millones de toneladas de nanopartículas en años.
El negro de carbono es una nanopartícula que se produce a través de una pirólisis para rociar la llama. (Shutterstock) Superar restricciones
Ser capaz de nanopartios para productos masivos es uno de los mayores desafíos de la producción de nanotecnología en mayor medida. Esto se debe a que la mayoría de las nanopartículas utilizadas en la nanotecnología solo se pueden hacer mediante "química húmeda" o usando fluido.
Puede pasar horas de trabajo con líquidos en botes, mezclarlos, calentarlos y luego separarlos y centrarlos solo para obtener pequeñas cantidades de material. Estos procesos a menudo son demasiado caros y demasiado peligrosos para escamas lo suficiente para la comercialización sostenible.
Por ejemplo, los puntos cuánticos (nanopartículas producidas a partir de materiales semiconductores que tienen propiedades ópticas y eléctricas), cuyo descubrimiento celebró el premio Chemical Noble en 2023. Años. Tienen el potencial de revolucionar muchas tecnologías, incluidas las células solares, el fuego de carbono, el agente de carbono, las agencias en registros médicos.
Sin embargo, los puntos cuánticos son difíciles de usar en estas tecnologías en gran medida, ya que prohíbe los costos de hacer que la química húmeda puede ser tan alta como $ 45,000 por gramo.
Pero a diferencia de la química húmeda, el fuego es simple, barato, escalable y sorprendentemente seguro. Por lo tanto, cuando se desarrollan procesos, que permiten la producción de altas nanopartículas, como los puntos cuánticos, con el fuego caída drásticamente y se vuelven inmediatamente escalables y potenciales intereses en la industria.
Los puntos cuánticos de óxido de cobre, desarrollados con pirólisis de pulverización de llamas, podrían revolucionar muchas tecnologías, como las células solares y la captura de carbono. (Andrew Kingsley Jeiaraj), proporcionado por el autor (sin uso)
El fuego también puede producir partículas dañinas y subproductos.
Por ejemplo, si coloca la servilleta frente al escape de su automóvil, las cosas negras se acumularán en ella. Este residuo negro es una partícula de hollín producida por el fuego que quema dentro del motor. Del mismo modo, fumar cigarrillos hace que el hollín se forme y se acumula en los pulmones fumar, a menudo causa cáncer.
El hollín también es, en algunas estimaciones, la tercera contribución más alta al calentamiento global después de dióxido de carbono y metang. Sin embargo, estas evaluaciones en realidad pueden subestimar la verdadera contribución de hollín a los efectos de los gases de efecto invernadero.
La tecnología de la pirólisis de la llama también se utilizó para simular las condiciones de combustión que no solo estudian el impacto del hollín generado, sino también cambian en el proceso de prueba que prácticamente podrían eliminar las emisiones del hollín. Por ejemplo, un estudio utilizó una pirólisis de pulverización de llama para mostrar que la inyección de aire aguas abajo de la combustión de combustible para aviones puede reducir la emisión de hollín durante más del 90 por ciento. La pirólisis para el aerosol de llamas podría seguir siendo una herramienta útil para explorar el impacto de la contaminación.
El futuro de las nanopartículas
Pero no puede ser producido por el fuego. Como tal, investigaciones que investigan nuevas recetas y procesos para hacer nanopartículas de alto valor que aún no son posibles tener un gran impacto en el fuego.
Por ejemplo, el enfoque principal de mi trabajo actual es investigar las posibilidades de usar un incendio para hacer un gráfico. Graphs es el material más fuerte conocido en el nanoscel. Mi trabajo anterior muestra que con la luz ultravioleta, el gráfico se puede transformar en potentes estructuras macroscópicas, lo que probablemente permite usarse en la impresión 3D.
El gráfico es el material más fuerte conocido en Nanoescale. (Shutterstock)
Además, en la nanomedicina hay un potencial masivo no utilizado para integrar nanopartículas ya posibles para incendiarse. Solo unas 30 especies aprueban la administración de alimentos y medicamentos estadounidenses, como las utilizadas en vacunas salivables, así como nanopartículas basadas en el hierro utilizado para tratar la anemia y la enfermedad renal.
Cualquier nanomedicina aprobada se administra a las inyecciones. Esto deja mucho espacio para explorar los beneficios de las nanopartículas inorgánicas en la medicina, especialmente la terapéutica administrada por vía oral.
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