Квантовые точки находят все более широкое применение — от телевизоров до солнечных элементов. Но их массовое производство тормозит высокая стоимость и вред для окружающей среды. Специалисты из Университета Хиросимы нашли способ решения этих проблем, разработав механизм переработки рисовой шелухи для изготовления первых в мире кремниевых светодиодов с квантовыми точками.
Поскольку обычные квантовые точки часто изготавливаются с применением токсичных материалов, таких как кадмий, свинец или даже тяжелые металлы, нередко возникают опасения в оправданности применения таких опасных для окружающей среды компонентов. Японские ученые предложили инновационный метод производства, который минимизирует этот риск. Они обратились к кремниевой разновидности квантовых точек, которые обходятся без тяжелых металлов и обладают преимуществами стабильности и высоких рабочих температур. Источником кремния выступил рис — точнее, отходы его производства.
Ежегодно пищевая промышленность становится источником ~ 100 млн тонн рисовой шелухи. Японцы придумали, как извлечь из нее кремний. Для этого нужно смолоть шелуху и сжечь органику, чтобы остался кварцевый порошок, который затем нагревают в печи. Получившиеся очищенные частицы измельчаются и смешиваются с раствором, чтобы повысить химическую функциональность поверхности. На выходе получаются кремниевые квантовые точки размером 3 нм, светящиеся в оранжево-красном спектре.
Слой таких квантовых точек можно сочетать с другими материалами, включая стекло из оксида индия-олова или с алюминиевой фольгой, получая, соответственно, аноды и катоды для светодиодов. В будущем исследователи рассчитывают повысить производительность светодиодов, увеличив уровень люминесценции. Кроме того, они планируют изучить потенциал других растительных отходов — например, пшеницы или ячменя.
