Naukowcy wykorzystali odpady z łuski ryżowej, aby wyprodukować pierwszą na świecie przyjazną dla środowiska diodę LED z kropkami kwantowymi.
Od telewizorów, przez ogniwa słoneczne, po najnowocześniejsze metody leczenia raka, kropki kwantowe zaczynają wykazywać swój wyjątkowy potencjał w wielu dziedzinach, ale ich produkcja na dużą skalę mogłaby wywołać pewne problemy dotyczące środowiska. Naukowcy z japońskiego Uniwersytetu w Hiroszimie znaleźli bardziej ekologiczną ścieżkę w tej dziedzinie, wykorzystując wyrzucone łuski ryżu do produkcji pierwszego na świecie światła LED opartego na krzemowych kropkach kwantowych.
„Ponieważ typowe kropki kwantowe często zawierają materiały toksyczne, takie jak kadm, ołów lub inne metale ciężkie, podczas korzystania z nanomateriałów często rozważano kwestie środowiskowe” – powiedział Ken-ichi Saitow, główny autor badań i profesor chemii na Uniwersytecie w Hiroszimie. „Zaproponowany przez nas proces i metoda wytwarzania kropek kwantowych minimalizuje te obawy”.
Typ kropek kwantowych, do których dąży Saitow i jego zespół, to krzemowe kropki kwantowe, które unikają metali ciężkich i oferują również inne korzyści. Ich stabilność i wyższe temperatury pracy sprawiają, że są jednymi z wiodących kandydatów do zastosowania w obliczeniach kwantowych, a ich nietoksyczny charakter sprawia, że nadają się również do zastosowań medycznych.
Badania miały na celu opracowanie nowego typu krzemowej kropki kwantowej, która wykorzystuje materiały odpadowe. Postanowiono wykorzystać odpady z łusek ryżowych, których wytwarzanych jest ok. 100 mln ton każdego roku na całym świecie. Te wyrzucone łuski ryżowe są w rzeczywistości doskonałym źródłem krzemu, z którego naukowcy mogli czerpać dzięki nowatorskiej metodzie przetwarzania.
Obejmuje to mielenie łusek ryżu i spalanie związków organicznych w celu wyekstrahowania proszków krzemionki, które następnie ogrzewano w piecu. Uzyskane cząstki oczyszczonej krzemionki w proszku następnie zmniejszono i dodano do rozpuszczalnika w celu „chemicznej funkcjonalizacji” ich powierzchni. Gotowym produktem były krzemowe kropki kwantowe o wielkości 3 nanometrów, które świecą w zakresie pomarańczowo-czerwonym.
Warstwę tych krzemowych kropek kwantowych połączono następnie z innymi warstwami materiału, w tym podłożem szklanym z tlenku indu i cyny, pełniącym rolę anody, oraz folią aluminiową, pełniącą rolę katody, w celu utworzenia diody LED.
„To pierwsze badanie, w którym opracowano diodę LED z łusek ryżu odpadowego” – powiedział Saitow.
Od tego momentu naukowcy mają nadzieję poprawić wydajność diod LED, aby uczynić je bardziej wydajnymi luminescencją i opracować wersje w kolorach innych niż pomarańczowo-czerwony. Wyobrażają sobie również przystosowanie techniki do wykorzystania innych odpadów roślinnych, takich jak pszenica, jęczmień i trawa.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Uniwersytet w Hiroszimie | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.