Prvé LED svetlo s kvantovými bodkami vyrobenými z ryžových šupiek
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 20. 4. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Kvantové bodky začínajú ukazovať svoj jedinečný potenciál v mnohých oblastiach, ale ich výroba vo veľkom meradle by priniesla určité problémy týkajúce sa životného prostredia. Japonskí vedci z Hirošimskej univerzity ukázali ekologickejšiu cestu vpred tým, že použili vyradené ryžové šupky na výrobu prvého kremíkového LED svetla z kvantových bodiek na svete.
„Keďže typické kvantové bodky často obsahujú toxický materiál, ako napríklad kadmium, olovo alebo iné ťažké kovy, pri používaní nanomateriálov sa často uvažuje o environmentálnych problémoch,“ povedal Ken-ichi Saitow, hlavný autor štúdie a profesor chémie na Hirošimskej univerzite. „Náš navrhovaný postup a metóda výroby kvantových bodiek tieto obavy minimalizuje.“
Typom kvantových bodiek, ktorému sa tím venoval, sú kremíkové kvantové bodky, ktoré sa vyhýbajú ťažkým kovom a majú aj niektoré ďalšie výhody. Ich stabilita a vyššie prevádzkové teploty z nich robia jedného z hlavných kandidátov na použitie v kvantových počítačoch, zatiaľ čo ich netoxická povaha ich robí vhodnými aj na použitie v medicíne.
Cieľom výskumu bolo vyvinúť nový typ kremíkových kvantových bodov, ktoré využívajú odpadové materiály, čo tím priviedlo k približne 100 miliónom ton odpadu z ryžových šupiek, ktoré sa ročne na svete vyprodukujú. Tieto vyradené ryžové šupky sú v skutočnosti skvelým zdrojom kremíka, ktorý vedci dokázali využiť vďaka novej metóde spracovania.
Tá spočíva v mletí ryžových šupiek a spaľovaní organických zlúčenín s cieľom získať kremíkový prášok, ktorý sa potom zahrieval v peci. Výsledné vyčistené častice kremíkového prášku sa potom ďalej zmenšili a pridali do rozpúšťadla, aby sa „chemicky funkcionalizoval“ ich povrch. Konečným produktom boli kremíkové kvantové bodky s veľkosťou 3 nanometre, ktoré svietili v oranžovo-červenom rozsahu.
Vrstva týchto kremíkových kvantových bodov sa potom skombinovala s ďalšími materiálovými vrstvami, vrátane skleneného substrátu z oxidu india a cínu, ktorý slúžil ako anóda, a hliníkovej fólie, ktorá slúžila ako katóda, a vytvorila sa tak LED dióda.
„Toto je prvý výskum zameraný na vývoj LED z odpadových ryžových šupiek,“ povedal Saitow.
Vedci dúfajú, že sa im podarí zlepšiť výkon LED diód, aby svietili efektívnejšie, a plánujú vyvinúť verzie v iných farbách ako v oranžovo-červenej. Predstavujú si tiež, že by sa táto technika dala prispôsobiť na využitie iných rastlinných odpadov, napríklad z pšenice, jačmeňa a trávy.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
