علماء يطورون أول مصابيح ليد في العالم من قشور الأرز

إنشاء مصابيح ليد من قشور الأرز

نشر فريق البحث من مركز العلوم الطبيعية للبحوث الأساسية والتنمية، في جامعة هيروشيما، النتائج التي توصلوا إليها في 28 كانون الثاني 2022، في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للكيمياء والهندسة المستدامة.

نظراً لأن نقطة الكم من السيليكون النموذجية غالباً ما تتضمن مواد سامة، مثل الكادميوم أو الرصاص أو معادن ثقيلة أخرى، فقد تم مناقشة المخاوف البيئية بشكل متكرر عند استخدام المواد النانوية، وقال كين إيتشي سايتو، مؤلف الدراسة الرئيسي وأستاذ الكيمياء في جامعة هيروشيما، أن أسلوبنا المقترح في المعالجة والتصنيع لنقطة الكم من السيليكون يقلل من هذه المخاوف.

علماء يطورون أول مصابيح ليد في العالم من قشور الأرز

منذ اكتشاف السيليكون المسامي في الخمسينيات من القرن الماضي، استكشف العلماء استخدامه في التطبيقات في بطاريات أيون الليثيوم، ومواد الإنارة، وأجهزة الاستشعار الطبية الحيوية، وأنظمة توصيل الأدوية، وبالإضافة إلى أنها غير سامة وموجودة بكثرة في الطبيعة، تتمتع مادة السيليكون المسامي بخصائص تلألؤ ضوئي، تنبع من هياكل نقطية مجهرية، بحجم الكم، تعمل كأشباه موصلات.

وبسبب إدراكهم للمخاوف البيئية المحيطة بالنقاط الكمومية الحالية، شرع الباحثون في إيجاد طريقة جديدة لتصنيع النقاط الكمومية التي لها تأثير بيئي إيجابي، واتضح أن قشور الأرز المتبقية هي مصدر ممتاز للسيليكا عالية النقاء ومسحوق السيليكون المسامي ذي القيمة المضافة.

استخدم الفريق مزيجاً من الطحن والمعالجات الحرارية والحفر الكيميائي لمعالجة قشر الأرز السيليكا: أولاً، قاموا بطحن قشور الأرز واستخراج مساحيق السيليكا عالية النقاء عن طريق حرق المركبات العضوية لقشر الأرز المطحون، ثانياً، قاموا بتسخين مسحوق السيليكا الناتج في فرن كهربائي للحصول على مساحيق السيليكون المسامي عبر تفاعل الاختزال، ثالثاً، كان المنتج عبارة عن مسحوق السيليكون المسامي المنقى تم تقليل حجمه إلى 3 نانومتر عن طريق الحفر الكيميائي، وأخيراً، تم تشغيل سطحه كيميائياً لتحقيق الاستقرار الكيميائي العالي والتشتت العالي في المذيب، مع جزيئات بلورية 3 نانومتر لإنتاج الديود الباعث للضوء التي تتلألأ في النطاق البرتقالي والأحمر بكفاءة عالية في التلألؤ تزيد عن 20٪.

مصابيح ليد تعمل بنقطة الكم

وقال سايتو: "هذا هو أول بحث يطور مصابيح ليد من نفايات قشور الأرز"، مضيفًا أن الجودة غير السامة للسيليكون تجعلها بديلاً جذاباً لنقاط الكم شبه الموصلة الحالية المتاحة اليوم.

وقال: "الطريقة الحالية تصبح طريقة نبيلة لتطوير مصابيح ليد ذات نقطة كمومية صديقة للبيئة من المنتجات الطبيعية".