一個研究小組創(chuàng)造了一種激光技術(shù)，可將堅硬的塑料分解成有價值的成分，為解決全球塑料污染問題提供了一種新的、可持續(xù)的方法。由德克薩斯州工程師領(lǐng)導(dǎo)的一個全球研究小組開發(fā)出了一種基于激光的方法，可將塑料和其他材料中的分子分解成基本成分，以便將來重新使用。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)涉及在稱為過渡金屬二鈣化物的二維材料上鋪設(shè)這些材料，然后點(diǎn)亮它們，它有可能改善我們處理塑料的方式，因?yàn)橛矛F(xiàn)在的技術(shù)幾乎無法分解塑料。

"通過利用這些獨(dú)特的反應(yīng)，我們可以探索將環(huán)境污染物轉(zhuǎn)化為有價值、可重復(fù)使用的化學(xué)品的新途徑，從而為發(fā)展更具可持續(xù)性的循環(huán)經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)，"該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一、科克雷爾工程學(xué)院沃克機(jī)械工程系教授鄭躍兵說，"這一發(fā)現(xiàn)對于應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)和推動綠色化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。"

這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上。研究小組成員包括來自加州大學(xué)伯克利分校、日本東北大學(xué)、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、貝勒大學(xué)和賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員。

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實(shí)驗(yàn)設(shè)備

塑料污染已成為全球環(huán)境危機(jī)，每年都有數(shù)百萬噸塑料垃圾堆積在垃圾填埋場和海洋中。傳統(tǒng)的塑料降解方法往往能源密集、有害環(huán)境且效果不佳。研究人員設(shè)想利用這一新發(fā)現(xiàn)來開發(fā)高效的塑料回收技術(shù)，以減少污染。

研究人員利用低功率光打破了塑料的化學(xué)鍵，并產(chǎn)生了新的化學(xué)鍵，使這些材料變成了發(fā)光碳點(diǎn)。碳基納米材料具有多種功能，因此需求量很大，這些碳點(diǎn)有可能被用作下一代計算機(jī)設(shè)備的內(nèi)存存儲設(shè)備。

加州大學(xué)伯克利分校博士后李金剛在UT開始了這項(xiàng)研究，他說："有可能把本身可能永遠(yuǎn)不會分解的塑料變成對許多不同行業(yè)有用的東西，這令人興奮。"

這種特定反應(yīng)被稱為 C-H 活化，即有機(jī)分子中的碳-氫鍵被選擇性地斷裂并轉(zhuǎn)化為新的化學(xué)鍵。在這項(xiàng)研究中，二維材料催化了這一反應(yīng)，導(dǎo)致氫分子轉(zhuǎn)化為氣體。這為碳分子相互結(jié)合形成信息存儲點(diǎn)掃清了道路。

要優(yōu)化光驅(qū)動的 C-H 活化過程并將其推廣到工業(yè)應(yīng)用中，還需要進(jìn)一步的研究和開發(fā)。不過，這項(xiàng)研究標(biāo)志著在尋求塑料廢物管理的可持續(xù)解決方案方面邁出了重要一步。

本研究中展示的光驅(qū)動 C-H 活化過程可應(yīng)用于許多長鏈有機(jī)化合物，包括納米材料系統(tǒng)中常用的聚乙烯和表面活性劑。