Благодаря новой технологии, высококачественные квантовые точки, излучающие оранжево-красным светом, могут быть получены из обычных отходов.
Квантовые точки — квантовые точки — одно из наиболее многообещающих направлений в микроэлектронике. Это крайне малые полупроводниковые или проводящие структуры, в которых движение зарядов существенно ограничено, что приводит к проявлению квантовых эффектов. Благодаря этому, например, можно точно управлять энергетическими уровнями электронов и длиной волны фотонов, излучаемых ими при переходе между уровнями. Варьируя незначительно размеры и форму кристалла, можно получать из одних и тех же квантовых точек источники света нужного цвета, что делает их востребованными для широкого спектра применений, включая дисплеи, солнечные панели, биомедицину и даже контроля качества топлива.
Квантовые точки обычно получают из токсичных тяжелых металлов, таких как свинец и кадмий, что представляет опасность для окружающей среды и здоровья человека. Их нанометровые размеры способствуют легкому распространению, что потенциально увеличивает риски. В связи с этим, исследователи из Хиросимского университета в Японии решили использовать более экологичный источник квантовых точек — полупроводящий кремний, получаемый из отходов сельскохозяйственного производства. Подробности их работы представлены в статье, опубликованной в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Профессор Кэнити Саитоу (Ken-ichi Saitow) и его коллеги использовали рисовую шелуху, измельчали ее и сжигали для удаления органических соединений, что позволяло получить порошок диоксида кремния (составляющий приблизительно 20 процентов от общей массы шелухи). Полученный диоксид восстанавливали до атомарного кремния, затем дополнительно очищали и получали пудру с размерами частиц около трех нанометров. После дополнительной химической обработки из них получали кремниевые квантовые точки, обнаружены материалы, демонстрирующие стабильное излучение в оранжево-красной области спектра с эффективностью, превышающей 20 процентов.
Японские ученые сообщают, что впервые получили «экологически чистые» квантовые точки, используя рисовую шелуху – отходы сельского хозяйства, которые обычно утилизируются путем сжигания или выбрасываются. Исследователи выражают уверенность в возможности масштабирования этой технологии для промышленного производства, а безопасность кремниевых квантовых точек позволит использовать их в самых разнообразных областях.