广岛大学的科学家们利用稻壳和化学产品创造了世界上第一个硅量子点LED灯。图片来源：美国化学学会期刊《ACS可持续化学与工程》
科技日报实习记者 张佳欣
碾米从稻壳中分离出来，每年可在全球范围内产生约1亿吨稻壳废料。日本科学家利用回收稻壳创造了首个硅量子点LED灯，其以一种低成本、环保的方式将农业废弃物转化为最先进的发光二极管。研究成果近日发表在美国化学学会期刊《ACS可持续化学与工程》上。
该研究的主要作者、日本广岛大学自然科学基础研究与开发中心化学教授斋藤健一说：“由于典型的量子点通常涉及有毒物质，如镉、铅或其他重金属，在使用纳米材料时，环境问题经常被考虑。我们提出的量子点工艺和制造方法将这些担忧降至最低。”
研究团队使用碾磨、热处理和化学蚀刻相结合的方法来处理稻壳二氧化硅：首先，他们碾磨稻壳，并通过燃烧碾磨的稻壳中的有机化合物来提取二氧化硅粉末。其次，他们将生成的二氧化硅粉末在电炉中加热，通过还原反应获得硅粉。第三，经过化学蚀刻进一步得到3纳米的纯化硅粉。最后，对其表面进行化学功能化处理，使其具有较高的化学稳定性和在溶剂中的分散性，用3纳米的纳米晶颗粒制备了发光在橙红色范围内的硅量子点，发光效率超过20%。
研究团队开发的化学合成方法使他们能够评估硅量子点LED的光学和光电性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子点的结构、合成产量和性能。该团队的下一步工作包括在硅量子点和LED中开发出更高的发光效率。他们还将探索生产除了橙红色以外的硅量子点LED的可能性。
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