Рисовые отходы вместо кадмия для создания дешевых и безопасных высокотехнологичных светодиодных ламп с квантовыми точками

Ежегодно производится около 100 миллионов тонн рисовой шелухи. Почему бы не использовать его для создания новых вещей? Исследователи Хиросимы обратились к использованию рисовых отходов для изготовления КТ с минимальным воздействием на окружающую среду и меньшими затратами.

Квантовые точки (КТ) играют важную роль в электронном дизайне. Это полупроводники, которые считаются идеальными излучателями света для дисплеев текущего и следующего поколения. Однако их стоимость может быть высокой, а их производство также обременительно для окружающей среды. Как это сделать тогда?

Ответ дали исследователи из Университета Хиросимы, которые разработали механизм переработки рисовой шелухи для создания QD-светодиодов.

Шелуха, также называемая мякиной или шлаком, представляет собой побочный продукт переработки риса и зерновых культур в целом и состоит из прицветников, шелухи или чешуек, которые окружают зерно.

Продукты нанотехнологий, квантовые точки, обычно состоят из частиц нанометрового размера полупроводникового материала, такого как кадмий. Они в 2000–20 000 раз меньше ширины человеческого волоса и предназначены для поглощения света одного цвета и излучения света другого. Это делает их идеальными для использования в таких продуктах, как телевизоры и планшеты.

©ACS

Особенность квантовых точек в том, что цвет излучаемого света можно менять, изменяя размер частиц. А поскольку это изменение цвета является физическим явлением, это означает, что КТ превосходят другие химические вещества, такие как фосфор, с точки зрения яркости, цвета и долговечности. Проще говоря, они создают более яркие и качественные экраны. Но есть большая стоимостькак с точки зрения окружающей среды, так и с точки зрения здоровья человека.

Короче говоря, хорошо, но не очень хорошо, потому что теперь известно, что кадмий является тяжелым металлом, классифицированным Международным агентством по исследованию рака, настолько, что токсикологи и регулирующие органы по влиянию на здоровье и окружающую среду искусственных наночастиц, таких как КД, но исследования все еще развиваются.

©ACS

Но может ли быть лучший способ? Именно в этот момент он вмешался Кен-ичи Сайтоу профессор химии Университета Хиросимы, который посвятил себя использованию рисовой шелухи для изготовления КТ с минимальным воздействием на окружающую среду и меньшими затратами. Это связано с тем, что рисовая шелуха содержит около 20% кремнезема в аморфной форме, используемого для производства собственных КТ. Остальная часть рисовой шелухи состоит из летучих веществ (60%), связанного углерода (10%) и золы (10%).

Поскольку типичные КТ часто содержат токсичные материалы, такие как кадмий, свинец или другие тяжелые металлы, при использовании наноматериалов часто принимаются во внимание экологические проблемы. «Предлагаемый нами процесс и метод изготовления КТ сводят к минимуму эти проблемы», — сказал Сайтоу.

Шелуха — это защитная оболочка семян и злаков, таких как рис. Она защищает семена в течение вегетационного периода, а затем выбрасывается при помоле продукта. Это громоздкий материал: по оценкам, рисовая шелуха составляет около 20% объема урожая риса.

Светодиоды и многое другое…

Свойства рисовой шелухи также делают ее идеальной для обработки таких материалов, как цемент, изоляция стен и крыш, а также таких материалов, как ДСП. В Мьянме, например, где широко выращивается рис, шелуха на электростанциях по газификации биомассы помогает электрифицировать деревни по всей стране.

Это первое исследование по разработке светодиода из отходов рисовой шелухи», — сказал Сайтоу, добавив, что нетоксичное качество кремния делает их хорошей альтернативой нынешним полупроводниковым КТ, доступным сегодня. Настоящий метод становится благородным методом разработки экологически чистых светодиодов с квантовыми точками из натуральных продуктов.

Исследователи собрали светодиоды, используя ряд слоев материала, включая стеклянную подложку из оксида индия и олова (ITO) в качестве анода светодиода, который является хорошим проводником электричества, но достаточно прозрачным, чтобы излучать свет. Дополнительные слои были нанесены методом центрифугирования на стекло ITO. Исследователи покрыли материал катодом из алюминиевой пленки.

Исследование опубликовано в журнале

Подпишитесь на нас в | | | |

Источник:

Читайте также: