От телевизори, до слънчеви клетки, до авангардни лечения на рак, квантовите точки започват да проявяват своя уникален потенциал в много области, но производството им в мащаб би повдигнало някои проблеми, свързани с околната среда. Учени от японския университет Хирошима демонстрираха по-екологичен път напред в тази област, като използват изхвърлени оризови люспи за производството на първата в света силициева LED светлина с квантови точки.
„Тъй като типичните квантови точки често включват токсичен материал, като кадмий, олово или други тежки метали, при използването на наноматериали често се обсъждат опасения за околната среда“, каза Кен-ичи Саитоу, водещ автор на изследването и професор по химия в университета в Хирошима. „Предложеният от нас процес и метод за производство на квантови точки свежда до минимум тези опасения.
Типът квантови точки, преследвани от Saitow и неговия екип, са силициеви квантови точки, които избягват тежките метали и предлагат някои други предимства. Тяхната стабилност и по-високи работни температури ги правят един от водещите кандидати за използване в квантовите изчисления, а нетоксичната им природа също ги прави подходящи за използване в медицински приложения.
Изследването се стреми да разработи нов тип силициеви квантови точки, които използват отпадъчни материали, което ги доведе до приблизително 100 милиона тона отпадъци от оризови люспи, генерирани в световен мащаб всяка година. Тези изхвърлени оризови люспи всъщност са страхотен източник на силиций, от който учените са успели да се възползват благодарение на нов метод на обработка.
Това включва смилане на оризовите люспи и изгаряне на органични съединения за извличане на силициев диоксид на прах, който след това се нагрява в пещ. Получените пречистени прахообразни частици силициев диоксид след това допълнително се намаляват по размер и се добавят към разтворител, за да “химически функционализира” тяхната повърхност. Крайният продукт беше силициеви квантови точки с размер 3 нанометра, които светят в оранжево-червения диапазон.
След това слой от тези силициеви квантови точки беше комбиниран с други слоеве от материал, включително стъклен субстрат от индий-калаен оксид, който да действа като анод, и алуминиев филм, който да действа като катод, за да образува светодиод.
„Това е първото изследване за разработване на светодиод от отпадъчни оризови люспи“, каза Saitow.
От тук учените се надяват да подобрят производителността на светодиодите, за да ги накарат да светят по-ефективно, и да разработят версии в цветове, различни от оранжево-червеното. Те също така си представят, че техниката е адаптирана за използване на други растителни отпадъци, като тези от пшеница, ечемик и трева.
Изследването е публикувано в списанието ACS Устойчива химия и инженерство.
Източник: Университет Хирошима
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
