Японские ученые создали светодиоды из рисовой шелухи
Способ переработки рисовой шелухи для создания светодиода на основе кремниевых квантовых точек разработали ученые из Университета Хиросимы, 11 апреля сообщает пресс-служба университета.
Исследовательская группа из Естественно-научного центра фундаментальных исследований и разработок Университета Хиросимы, занимающаяся поиском масштабируемого метода изготовления квантовых точек, разработали способ переработки рисовой шелухи для создания первого в мире светодиода с кремниевыми квантовыми точками (QD).
Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Американского химического общества ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
В статье исследователи заявили, что токсичность наноматериалов и забота об экологии вдохновили их на поиски метода изготовления квантовых точек с положительным воздействием на окружающую среду.
При перемалывании риса, отметили ученые, ежегодно образуются миллиарды килограммов рисовой шелухи, которые являются отличным источником высококачественного кремнезема (SiO₂) и кремниевых порошков (Si).
Исследователи, измельчив рисовую шелуху, извлекли из нее порошок кремнезема (выход продукта составил 100%), после чего для восстановления из него кремния нагрели порошок в электрической печи.
Далее частички очищенного порошка кремния с помощью химического травления дополнительно уменьшили до трех нанометров. Потом их поверхность была химически функционализирована в растворителе для обеспечения высокой химической стабильности и высокой дисперсности полученных кремниевых квантовых точек (SiQD), которые люминесцируют в оранжево-красном диапазоне с высокой эффективностью люминесценции более 20%.
Светодиоды из SiQD собирались в виде серии слоев материала. Анодом для светодиода послужила стеклянная подложка из оксида индия-олова (ITO), которая является хорошим проводником электричества и одновременно прозрачна для пропускания излучения света. Дополнительные слои SiQD на ITO наносились методом центрифугирования. Материал покрыли алюминиевой пленкой, которая послужила катодом.
Разработанный командой метод химического синтеза позволил им оценить оптические и оптоэлектронные свойства светодиода с SiQD, включая изучение структуры и свойства порошков SiO₂, Si и SIQD, а также определение процента выхода продукта при синтезе.
Ученые предполагают, что разработанный ими метод можно будет применить и к другим растениям, таким как сахарный тростник, пшеница, ячмень или травы, которые содержат кремнезем. Эти природные продукты и их отходы могут потенциально быть преобразованы в нетоксичные оптоэлектронные устройства, считают разработчики.
В конечном счете, ученые надеются увидеть коммерциализацию этого экологически чистого подхода к созданию люминесцентных устройств из отходов рисовой шелухи.
