Светодиод из шелухи

Александр Гурьянов

Производство современной микро- и наноэлектроники не только дорого, но и вредно для окружающей среды, поэтому ученые постоянно ищут способы преодолеть эти трудности минимально затратными способами. Конечно, выгоднее всего использовать уже существующие технологии, например сельскохозяйственные.

По этому пути пошли японские ученые из университета Хиросимы под руководством профессора химии Саитоу Кен-ичи (Ken-ichi Saitow). Они впервые предложили извлекать кремний и его оксид из распространенного отхода — рисовой шелухи, сто миллионов тонн которой мир производит ежегодно. Новый подход ученых позволил им успешно пройти весь производственный цикл изготовления кремниевых квантовых точек и получить на них работающие светодиоды красного света.

Оксид кремния составляет пятую часть веса рисовой шелухи. Чтобы его извлечь, химики сначала размололи шелуху и выжгли органические соединения. Затем нагревом в электропечи они восстановили порошок SiO2 до кремния и очистили его. Последующее химическое травление позволило превратить кремний в нанопудру с размером частиц в три нанометра. После этого поверхность частиц химически стабилизировали для повышения устойчивости и надежного диспергирования в органических растворителях.

Полученные таким способом квантовые точки люминесцировали в оранжево-красном свете (680 нм) с эффективностью выше 20% от вложенной энергии их возбуждения. Новая технология позволила выделять из шелухи весь оксид кремния и 86% из него преобразовать в нанокремний. На финальной стадии исследователи стандартными методами изготовили красные светодиоды, в которых рабочим слоем стали квантовые точки.

Профессор Саитоу считает, что новая экологичная технология, не требующая переработки полезных ископаемых, вполне сможет стать массовой во многих странах мира. Более того, он уверен, что ее можно применить и к другим растениям, например к сахарному бамбуку, ячменю, пшенице, даже травам.

Сейчас ученые думают, как с помощью своего метода изготавливать светоизлучающие диоды других цветов.


ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 10, 5, 1765, 2022

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...