Молодой ученый из Казани разработал метод маркировки автомобильного топлива при помощи люминесцентных наночастиц – квантовых точек на основе полупроводников сульфидов и селенидов кадмия и цинка. Технология позволяет придать каждой партии бензина, керосина или дизельного топлива свой уникальный «цифровой код» для ее защиты от фальсификации.

«Для определения качества бензина традиционно используются органические красители, но они имеют ряд недостатков. Основная их проблема заключается в том, что каждая органическая молекула светится определенным цветом, по которому можно понять, какой и индикатор был добавлен. Более того, некоторые производители маркеров вполне открыто продают красители под стандарты известных производителей. Квантовые точки же лишены этого недостатка», — рассказывает руководитель проекта, ассистент кафедры физической и коллоидной химии КНИТУ Дмитрий Сагдеев.

Цвет излучения квантовых точек зависит не только от того, из чего они сделаны, но и от размера индивидуальных кристаллов. Данный эффект называется квантово-размерным. Он проявляется в полупроводниковых кристаллах, размер которых менее 10 нанометров. Чем меньше размер частицы, тем более сдвигается его спектр излучения в сторону ультрафиолета, чем больше, наоборот, – в сторону инфракрасного света.

Иными словами, мы можем варьировать цвет люминесценции топлива, благодаря помещенным квантовым точкам. Такой подход не дает мошенникам шансов на удачную подделку. Фальсифицировать подобные метки намного сложнее, так как, благодаря квантово-размерному эффекту, знания одного лишь их состава недостаточно.

«Путем манипулирования условиями синтеза наночастиц, мы можем настраивать люминесцентные свойства композиций во всем диапазоне спектра видимого света, УФ- и ИК-излучения, тогда как при использовании органических красителей нам доступен лишь ряд дискретных значений длин волн, характерных для определенных энергетических переходов в молекулах. Таким образом, на основе квантовых точек возможно создание более 100 уникальных цифровых кодов», — продолжил Дмитрий Сагдеев.

Квантовые точки легко обнаруживаются спектрометрическим методом в составе бензинов уже при концентрации 400–500 миллиграмм порошка на тонну бензина. При этом, для определения качества топлива хватит всего одного миллилитра. В тоже время, производители органических красителей указывают в качестве рабочей концентрации порядка 20–50 грамм на тонну.

При этом себестоимость квантовых точек, составляет порядка 1000 рублей за один грамм продукции. Сейчас команда занимается патентованием своей разработки. Разработанные казанскими учеными композиции способны равномерно распределяться по всему объёму бензина, при этом, не изменяя внешние параметры продукта. Разработка уже протестирована на топливах татарстанских производителей – ТАИФ-НК и Татнефть.

Реализация проекта стала возможной благодаря конкурсу «Умник-Фотоника 2020», который был организован при поддержке Центра компетенций НТИ Фотоника при ПГНИУ.