Mljevenjem pirinča, svake godine, na globalnom nivou, dobija se oko 100 miliona tona otpada njegove ljuske. Naučnici koji traže odgovarajući metod za izradu kvantnih tačkica razvili su način recikliranja ljuski pirinča kako bi stvorili prvo silicijumsko kvantno tačkasto (QD) LED svjetlo. Njihova nova metoda pretvara poljoprivredni otpad u najsvremenije svijetleće diode na jeftin, ekološki prihvatljiv način.
“Budući da tipični QD-ovi često uključuju toksični materijal, kao što su kadmijum, olovo ili drugi teški metali, zabrinutost za okolinu često se razmatra pri korišćenju nanomaterijala. Naš predloženi proces i metoda izrade za QD-ove smanjuje tu zabrinutost”, rekao je Ken Iči Saitov, glavni autor studije i profesor kemije na Univerzitetu Hirošima, prenosi Sajens Dejli.
Otkako je 1950-ih otkriven porozni silicijum (Si), naučnici su ispitali njegovu primjenu u litijum-jonskim baterijama, luminiscentnim materijalima, biomedicinskim senzorima i sistemima isporuke lijekova. Netoksičan i u prirodi vrlo čest, silicijum ima svojstva fotoluminiscencije, koja proizlaze iz njegovih mikroskopskih (kvantne-veličine) tačkastih struktura koje služe kao poluprovodnici.
Svjesni zabrinutosti za okolinu, istraživači su krenuli da pronađu novi metod za izradu kvantnih tačkica koje imaju pozitivan uticaj na okolinu. Ispostavilo se da su otpadne ljuske pirinča izvrstan izvor silicijum dioksida visoke čistoće (SiO2) i silicijumovog praha dodatne vrijednosti.
Tim je koristio kombinaciju mljevenja, toplotne i hemijske obrade silicijum dioksida ljuske pirinča. Prvo su izdvajali silicijum dioksid (SiO2) sagorijevanjem organskih jedinjenja mljevenih ljuski pirinča. Drugo, zagrijali su dobijeni silicijum u električnoj peći kako bi dobili njegov prah putem redukcione reakcije. Treće, proizvod je bio prečišćeni silicijumov prah koji je hemijskom abrazijom dodatno smanjen na 3 nanometra. Konačno, njegova je površina hemijski funkcionalizovana za visoku hemijsku stabilnost i visoku disperzibilnost u rastvoru, s kristalnim česticama od 3 nm za proizvodnju silicijumovih kvantnih tačaka koje svijetle u narandžasto-crvenom rasponu s visokom učinkovitošću luminiscencije od preko 20%.
“Ovo je prvo istraživanje koje je razvilo LED iz otpadnih pirinčanih ljuski”, rekao je Saitov, dodajući da ga netoksičnost silicijuma čini atraktivnom alternativom danas dostupnim poluprovodičkim kvantnim tačkama.
“Sadašnji metod omogućava razvoj ekološki prihvatljivih LED dioda s kvantnim tačkama iz prirodnih proizvoda”, rekao je.
Nakon pirinča slijedi korišćenje šećerne trske, bambusa, pšenice…
LED diode sastavljene su kao niz slojeva materijala. Stakleni supstrat indijum-kalaj-oksida (ITO) bio je LED anoda; dobar je provodnik električne energije, a dovoljno transparentan za emitovanje svjetlosti. Dodatni slojevi bili su centrifugovani na ITO staklo, uključujući sloj SiQD-a. Materijal je bio prekriven katodom s aluminijumskim filmom.
Metoda hemijske sinteze koju je tim razvio omogućila im je da procijene optička i optoelektrična svojstva SiQD svijetleće diode, uključujući strukture, rezultate sinteze i svojstva silicijum-dioksida, silicijumovog praha i silicijumovih kvantnih tačaka.
Priroda sve daje, samo treba pronaći (foto:Pixabay)“Sintezom visokoprinosnih SiQD-ova iz pirinčanih ljuski i raspršivanjem u organskim rastvorima, moguće je da se jednog dana ti procesi izvedu u velikim razmjerama”, rekao je Saitov.
Sljedeći koraci tima uključuju razvoj luminiscencije veće učinkovitosti u SiQD-ima i LED diodama. Takođe će istražiti mogućnost proizvodnje SiQD LED dioda u drugim bojama, osim narandžasto-crvene koju su upravo stvorili.
Gledajući u budućnost, naučnici sugerišu da bi se metoda koju su razvili mogla primijeniti na druge biljke, poput bambusa, šećerne trske, pšenice, ječma ili trava, koje sadrže SiO2. Ti prirodni proizvodi i njihov otpad mogli bi imati potencijal za pretvaranje u netoksične optoelektroničke uređaje. Konačno, naučnici bi željeli vidjeti komercijalizaciju tog ekološki prihvatljivog pristupa stvaranju luminiscentnih uređaja od otpada od rižine ljuske.
ZADNJE VIJESTI IZ Zanimljivosti
