Квантові точки демонструють свій унікальний потенціал у багатьох галузях: від телевізорів до сонячних батарей та передових методів лікування раку. Але їхнє виробництво у великих масштабах викличе деякі проблеми, пов'язані з навколишнім середовищем. Вчені з японського Університету Хіросіми продемонстрували більш екологічний шлях у цій галузі, використовуючи викинуте рисове лушпиння для виробництва першого у світі кремнієвого світлодіода з квантовими точками.
"Оскільки в типових квантових точках часто використовуються токсичні матеріали, такі як кадмій, свинець або інші важкі метали, при використанні наноматеріалів часто враховуються екологічні проблеми", - сказав Кен-Ічі Сайтоу, провідний автор дослідження та професор хімії в Університеті Хіросіми. «Запропонований нами процес та метод виготовлення квантових точок зводять до мінімуму ці побоювання».
Тип квантових точок, якими займається Сайтоу та його команда, це кремнієві квантові точки, які уникають важких металів і також пропонують деякі інші переваги. Їхня стабільність і вищі робочі температури роблять їх одними з провідних кандидатів для використання в квантових обчисленнях,
а їх нетоксичність також робить їх придатними для використання в медичних додатках.
Дослідження було спрямоване на розробку нового типу кремнієвої квантової точки, в якій використовуються відходи матеріалів. Що щорічно у всьому світі утворюється приблизно 100 мільйонів тонн відходів рисового лушпиння. Це викинуте рисове лушпиння насправді є відмінним джерелом кремнію, яке вчені змогли витягти завдяки новому методу обробки.
Це включає подрібнення рисової лушпиння і спалювання органічних сполук для вилучення порошків кремнезему, які потім нагрівають в печі. Отримані очищені частинки порошку діоксиду кремнію потім додатково зменшували у розмірі та додавали до розчинника для «хімічної функціоналізації» їхньої поверхні. Готовий продукт являв собою кремнієві квантові точки розміром 3 нанометри, що люмінескують в оранжево-червоному діапазоні.
Потім шар цих кремнієвих квантових точок був об'єднаний з шарами інших матеріалів, включаючи скляну підкладку з оксиду індію та олова, яка служила анодом, та алюмінієву плівку, що діє як катод, для формування світлодіода.
"Це перше дослідження з розробки світлодіода з відходів рисового лушпиння", - сказав Сайтоу.
Вчені сподіваються покращити характеристики світлодіодів, щоб вони люмінескували більш ефективно, та розробити версії в інших кольорах, окрім оранжево-червоного. Вони також припускають, що метод буде адаптований для використання інших рослинних відходів, таких як пшениця, ячмінь та трава.
Дослідження було опубліковано в журналі ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Джерело newatlas.com
