Японские ученые создали светящиеся квантовые точки из рисовой шелухи

Новая технология позволяет из обычных отходов получать высококачественные квантовые точки, излучающие оранжево-красным.

Квантовые точки — одна из самых перспективных технологий микроэлектроники. Так называют фрагменты полупроводников или проводников, настолько крошечные, что движение зарядов в них сильно ограничено, позволяя проявляться квантовым эффектам. Это позволяет, например, точно контролировать энергетические уровни электронов и длину волны фотонов, которые они испускают при переходе с одного уровня на другой. Из одних и тех же квантовых точек можно получить яркие источники нужного цвета, лишь слегка меняя размеры и форму кристалла. Это и делает их такими привлекательными для целого ряда применений — от дисплеев до солнечных панелей и биомедицины и даже контроля качества топлива.

Однако получать квантовые точки приходится, как правило, из тяжелых металлов вроде свинца и кадмия, токсичных для природы и человеческого организма. А нанометровые размеры частиц позволяют им легко распространяться, потенциально делая их еще опаснее. Поэтому ученые из Хиросимского университета в Японии обратились к более «зеленому» источнику квантовых точек — полупроводящему кремнию, полученному из отходов сельскохозяйственного производства. Об их работе рассказывается в статье, опубликованной в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Профессор Кэнити Саитоу (Ken-ichi Saitow) и его коллеги использовали рисовую шелуху, которую перемалывали и сжигали, удаляя всю органику и получая порошок диоксида кремния (на него приходится около 20 процентов массы всей шелухи). Диоксид восстанавливали до атомарного кремния, дополнительно очищали и получали пудру с размерами частиц около трех нанометров. После дополнительной химической обработки из них получали кремниевые квантовые точки, способные давать стабильное излучение в оранжево-красном диапазоне с эффективностью более 20 процентов.

По словам японских ученых, это первый пример получения «экологически чистых» квантовых точек из рисовой шелухи — отходов, массово образующиеся в сельском хозяйстве и которые пока приходится либо выбрасывать, либо просто сжигать. Авторы уверены, что им удастся масштабировать технологию для массового производства, а нетоксичность кремниевых квантовых точек позволит найти самое широкое применение.