激光和二维材料如何解决世界塑料问题

由德克萨斯工程师领导的全球研究团队开发出一种方法，利用激光轰击塑料和其他材料中的分子，将其分解成最小的部分以供将来重复使用。

这项发现涉及将这些材料放置在称为过渡金属二硫属化物二维材料的顶部，然后点亮它们，它有可能改善我们处理当今技术几乎不可能分解的塑料的方式。

“通过利用这些独特的反应，我们可以探索将环境污染物转化为有价值、可重复使用的化学品的新途径，为发展更可持续和循环的经济发展做出贡献，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系教授兼项目负责人之一郑月兵说。

“这一发现对于应对环境挑战和推动绿色化学领域的发展具有重要意义。”

该项研究最近发表在《自然通讯》杂志上。研究团队包括来自加州大学伯克利分校、日本东北大学、劳伦斯伯克利国家实验室、贝勒大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员。

塑料污染已成为全球环境危机，每年有数百万吨塑料垃圾堆积在垃圾填埋场和海洋中。传统的塑料降解方法往往耗能大、对环境有害且效率低下。研究人员设想利用这一新发现开发高效的塑料回收技术，以减少污染。

研究人员利用低功率光打破塑料的化学键，产生新的化学键，将材料变成发光的碳点。碳基纳米材料因其多种功能而需求量很大，这些碳点可能被用作下一代计算机设备的内存存储设备。

加州大学伯克利分校的博士后李金刚表示：“将塑料本身可能永远不会分解，但却能将其转化为对许多不同行业有用的东西，这令人兴奋不已。”李金刚在德克萨斯大学发起了这项研究。

这种特定的反应称为CH活化，其中有机分子中的碳氢键被选择性地破坏并转化为新的化学键。在这项研究中，二维材料催化了这一反应，导致氢分子变成气体。这为碳分子相互结合形成信息存储点铺平了道路。

需要进一步研究和开发以优化光驱动CH活化过程并将其扩大到工业应用。然而，这项研究代表着在寻求塑料废物管理的可持续解决方案方面迈出了重要一步。

本研究中展示的光驱动CH活化过程可应用于许多长链有机化合物，包括纳米材料系统中常用的聚乙烯和表面活性剂。