科学探索|科学家用稻壳废料制成首个硅量子点LED灯科学家用稻壳废料制成首个硅

从电视、太阳能电池、到尖端的癌症治疗，量子点开始在诸多领域展现其独特的潜力。但是谈到大规模制造，还是会引发一些与环境有关的问题。有趣的是，在 2022 年 1 月 28 日出版的《ACS 可持续化学与工程》杂志上，日本广岛大学的一支科学家团队，正巧介绍了一种使用废弃稻壳来生产首个硅量子点 LED 灯的环保创举。

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（来自：American Chemical Society）
研究一作、该校化学教授 Ken-ichi Saitow 表示：典型的量子点技术，通常涉及镉、铅等重金属。而他们提出的新制造工艺，则最大限度地减少了这方面的顾虑。
之所以选择硅量子点方案，主要是该路线能够避开重金属、辅以一些其它益处。比如更高的工作温度和稳定性，使之成为了量子计算的有力候选之一。此外无毒的特性，也意味着它很适合医疗应用。
这项研究旨在开发一种利用废料的新型硅量子点工艺，而全球每年的稻壳废料在 1 亿吨左右 —— 它们显然是硅元素的一个有趣来源。
为了利用稻壳废料中的硅元素，科学家们提出了一种新颖的方法。先是将它们碾磨并燃烧掉有机化合物，以提取二氧化硅粉末，然后在炉中加热。

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（来自：Hiroshima University）
接着将纯化二氧化硅粉末打成更小的颗粒，并添加到溶剂中，以将其表面“化学官能化”（chemically functionalize），继而得到大小约 3nm 的硅量子点。
最后将这一层与其它材料相结合，比如用作阳极的铟锡氧化物玻璃基板 / 用作阴极的铝膜，便可制成最终的硅量子点 LED 灯（橙红光谱）。
【科学探索|科学家用稻壳废料制成首个硅量子点LED灯】在此基础上，研究团队希望进一步提升 LED 的性能 / 发光效率、并开发橙红色之外的颜色版本，此外还可想象将这项技术用于小麦、大麦等草本植物的废料处理上。
有关这项研究的详情，已经发表在近期出版的《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》杂志上，_本文原题是为《Orange–Red Si Quantum Dot LEDs from Recycled Rice Husks》。