اولین چراغ ال ای دی کوانتومی جهان با سبوس برنج!
به گزارش گردو دانلود دانشمندان از دورریز پوسته یا سبوس برنج بهره برده اند تا یک LED نقطه کوانتومی دوستدار محیط زیست تولید کنند.
به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، نقاط کوانتومی، از تلویزیون ها و سلول های خورشیدی گرفته تا درمان های پیشرفته سرطان، پتانسیل منحصربه فرد خویش را در خیلی از زمینه ها نشان می دهند، اما تولید آنها در مقیاس انبوه با بعضی از مسائل در ارتباط با محیط زیست مرتبط می باشد.
حالا دانشمندان دانشگاه "هیروشیما" در ژاپن با بهره گیری از پوسته برنج دور ریخته شده برای تولید نخستین نور ال ای دی نقطه کوانتومی سیلیکونی جهان، مسیر سبزتری را دراین زمینه نشان داده اند.
نقاط کوانتومی(QDs) نیمه هادی های کوچک و با اندازه زیر ۱۰ نانومتر هستند و دارای خواص الکترونیکی هستند که به سبب مکانیک کوانتومی با ذرات بزرگ تر تفاوت دارند. آنها موضوعی اصلی برای فناوری نانو هستند. هنگامی که نقاط کوانتومی توسط نور فرابنفش روشن می شوند، یک الکترون در نقطه کوانتومی می تواند در حالت انرژی بالاتر برانگیخته شود. در مورد نقطه کوانتومی، این فرایند در ارتباط با انتقال یک الکترون از باند ظرفیت به باند رسانش است. الکترون برانگیخته می تواند به نوار ظرفیت بازگردد و انرژی خویش را با انتشار نور آزاد کند که رنگ آن نور به اختلاف انرژی بین باند رسانش و باند ظرفیت بستگی دارد.
به زبان علم مواد، مواد نیمه هادی نانو مقیاس محکم یا الکترون ها یا سوراخ های الکترونی را محکم بسته اند. نقاط کوانتومی بعضی اوقات به اتم های غیر مصنوعی گفته می شود و بر تکین بودن آنها، داشتن حالت های الکترونیکی محدود، مانند مواد اتمی یا مولکول های طبیعی تاکید می شود. نشان داده شده است که موج الکترونیکی توابع کوانتومی را با اتم های واقعی شباهت می دهد. با اتصال دو یا چند نقطه کوانتومی، میتوان یک مولکول مصنوعی ساخت.
نقاط کوانتومی دارای خواص واسطه ای بین نیمه هادی های فله و اتم ها یا مولکول های گسسته هستند. خصوصیت های انتخابی آنها بعنوان تابعی از اندازه و شکل تغییر می کند. نقاط کوانتومی بزرگتر با قطر پنج تا شش نانومتر از طول موج های طولانی تر با رنگ هایی مانند نارنجی یا قرمز ساطع می کنند. نقاط کوانتومی کوچک تر از طول موج کوتاه تر ساطع می شوند و رنگ هایی مانند آبی و سبز به همراه می آورند. با این وجود، رنگ های خاص بسته به ترکیب دقیق نقاط کوانتومی متفاوت می باشد.
کاربردهای بالقوه نقاط کوانتومی شامل ترانزیستورهای تک الکترونی، سلول های خورشیدی، ال ای دی، لیزرها، منابع تک فوتونی، نسل دوم هارمونیک، محاسبات کوانتومی و تصویربرداری پزشکی است. اندازه کوچک آنها اجازه می دهد تا برخی نقاط کوانتومی در محلول به حالت تعلیق درآیند که امکان دارد منجر به استفاده در چاپ جوهر افشان و پوشش اسپین شود.
"کن-ایچی سایتو" نویسنده اصلی این مطالعه و استاد شیمی در دانشگاه "هیروشیما" می گوید: از آنجاییکه نقاط کوانتومی معمولی اغلب حاوی مواد سمی مانند کادمیوم، سرب یا سایر فلزات سنگین هستند، نگرانی های زیست محیطی اغلب هنگام استفاده از نانومواد مورد بررسی می گیرند. در صورتیکه فرایند پیشنهادی ما و روش ساخت نقاط کوانتومی این نگرانی ها را به حداقل می رساند.
نوع نقاط کوانتومی که "سایتو" و تیمش دنبال می کنند، نقاط کوانتومی سیلیکونی هستند که از فلزات سنگین دوری می کنند و مزایای دیگری هم دارند. پایداری و دمای عملیاتی بالاتر، آنها را به یکی از نامزدهای پیشرو جهت استفاده در محاسبات کوانتومی تبدیل می کند، در صورتیکه ماهیت غیر سمی شان، آنها را جهت استفاده در کاربردهای پزشکی مناسب می کند.
این مطالعه به دنبال ایجاد نوع جدیدی از نقطه کوانتومی سیلیکونی است که از مواد زائد(سبوس برنج) استفاده می نماید، مواد زائد و دورریزی که سالیانه منجر به تولید حدود ۱۰۰ میلیون تن ضایعات پوسته برنج در سطح جهان می شود.
این پوسته های برنج در واقع یک منبع عالی از سیلیکون هستند که دانشمندان توانستند به لطف یک روش پردازش جدید از آن بهره ببرند. روش آنها شامل آسیاب کردن پوسته برنج و سوزاندن ترکیبات آلی برای استخراج پودر سیلیس است که سپس در یک کوره گرم می شود. سپس ذرات پودر سیلیس خالص شده کوچک تر می شوند و به حلال اضافه می شوند تا سطح آنها از نظر شیمیایی فعال شود. محصول نهایی، نقاط کوانتومی سیلیکونی به اندازه سه نانومتر است که در محدوده نارنجی-قرمز درخشندگی دارند.
سپس لایه ای از این نقاط کوانتومی سیلیکونی با لایه های مواد دیگر همچون یک زیرلایه شیشه ای حاوی "ایندیم-قلع-اکسید" بعنوان آند و یک لایه آلومینیومی برای عمل بعنوان کاتد و تشکیل یک LED ترکیب شد.
"سایتو" می گوید: این نخستین تحقیقی است که از پوسته های دورریز برنج یک LED به وجود می آورد.
حالا دانشمندان امیدوارند که عملکرد این ال ای دی ها را بهبود بخشند تا آنها را به صورت موثرتری درخشنده کنند و نسخه هایی را در رنگ هایی غیر از نارنجی-قرمز توسعه دهند.
آنها همینطور تصور می کنند که این تکنیک جهت استفاده از سایر ضایعات گیاهی مانند گندم، جو و علوفه قابل اقتباس باشد.
این مطالعه در مجله ACS Sustainable Chemistry & Engineering انتشار یافته است.
منبع: gerdoodl.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب