Водорастворимые, легированные азотом флуоресцирующие углеродные наноточки [fluorescent carbon nanodots (FCN)] были получены с помощью простого нагревания соевого молока.

Китайские исследователи, осуществившие эту «нанокухонную» операцию, заявляют, что разработанный дешевый и экологически безопасный подход позволяет получить углеродсодержащий наноматериал, который может найти применение в качестве контраста для биологических исследований, а также проявляет обещающие электрокаталитические свойства.

Ранее уже было продемонстрировано несколько успешных примеров применения биомассы в качестве прекурсора для получения наноматериалов. Воодушевленный этими начинаниями, Шаоцзюн Дон (Shaojun Dong) из Академии наук КНР разработал упрощенный и не требующий значительных временных затрат метод, позволяющий получить бифункциональные материалы из соевых бобов всего за три часа.

Рис. 1. Для получения углеродных наноточек
достаточно прокипятить соевое молоко в течение
трех часов. Молоко при этом подвергается карбонизации,
функционализации поверхности и легированию.
(Рисунок из Chem. Commun., 2012, DOI: 10.1039/c2cc338).

Соевые бобы представляют собой хороший источник углерода, кислорода, и азота из-за высокого содержания в них углеводов, белков и липидов. Исследователи обработали соевые бобы бытовой машиной для изготовления соевого молока, после чего они подвергали полученный раствор гидротермическому нагреванию при температуре 180°C и получали легированные азотом наноточки.

В ходе одностадийной обработки молоко одновременно подвергается карбонизации, функционализации поверхности и легированию.

Юлинь Денг (Yulin Deng) из Технологического Института Джорджии отмечает, что

разработанный метод синтеза углеродных наноточек и в самом деле можно назвать экологически чистым процессом.

Единственное химическое вещество, которое используется, является соевое молоко, которое можно считать продуктом природного происхождения. Методика может быть достаточно просто масштабирована, и исследователи предоставляют возможность промышленникам получать экологически безопасные углеродсодержащие наноматериалы.

Получаемые в результате кипячения соевого молока наноточки демонстрируют хорошую растворимость в воде и интересные фотолюминесцентные свойства, что делает их практически идеальными для применения в биологических исследованиях. Донг также протестировал электрокаталитическую активность полученных наноточек в реакции восстановления кислорода.

Результаты этих тестов позволяют предположить, что наноточки из соевого молока смогут найти применение и в тех технологиях, где необходимы реакции восстановления кислорода.

Донг заявляет, что хотя новый метод уже позволяет получать высокочистые наноточки за короткое время, он предполагает, что для синтеза флуоресцирующих углеродных наноточек в перспективе можно будет использовать и другие материалы природного происхождения.

Донг надеется, что в будущем он разработает новый, более эффективный метод получения высококачественных флуоресцентных углеродных наноточек с высоким квантовым выходом.