Ученые из Университета Хиросимы создали первый в мире светодиодный светильник из переработанной рисовой шелухи

Ежегодно во всем мире образуется около 100 миллионов тонн отходов рисовой шелухи. Ученые, занимающиеся поиском масштабируемого метода изготовления квантовых точек, разработали способ переработки рисовой шелухи для создания первого светодиода на основе кремниевых квантовых точек (КТ). Их новый метод превращает сельскохозяйственные отходы в современные светодиоды недорогим и экологически безопасным способом.

Отходы рисовой шелухи являются отличным источником кремнезема высокой чистоты (SiO₂) и порошка кремния с высокой добавленной стоимостью. Нетоксичный и широко распространённый в природе кремний обладает фотолюминесцентными свойствами, обусловленными его микроскопическими (квантовыми) точечными структурами.

Команда исследователей использовала комбинацию измельчения, термообработки и химического травления для обработки кремнезема рисовой шелухи. Сначала они измельчили рисовую шелуху и извлекли порошок кремнезема (SiO₂) путем сжигания органических соединений измельченной рисовой шелухи. После этого, чтобы получить порошки кремния посредством реакции восстановления, они нагрели полученный порошок кремнезема в электрической печи. Далее частицы порошка кремния были дополнительно уменьшены до 3 нанометров путем химического травления. Наконец, его поверхность была химически функционализирована для обеспечения высокой химической стабильности и высокой дисперсии в растворителе с использованием кристаллических частиц размером 3 нм для получения SiQD, которые люминесцируют в оранжево-красном диапазоне с высокой эффективностью люминесценции более 20%.

Светодиоды были собраны в виде серии слоев материала. Подложка из оксида индия-олова (ITO) была анодом светодиода; это хороший проводник электричества, но при этом достаточно прозрачный для излучения света. На стекло ITO методом центрифугирования наносились дополнительные слои, в том числе слой SiQD. Материал был покрыт катодом из алюминиевой пленки. Разработанный группой метод химического синтеза позволил им оценить оптические и оптоэлектрические свойства светоизлучающего диода SiQD, включая структуру, выход синтеза и свойства порошков SiO₂, Si и SiQD.

В конечном счете, ученые хотели бы увидеть коммерциализацию этого экологически чистого подхода к созданию люминесцентных устройств из отходов рисовой шелухи.

Источник