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科学者らが米の籾殻から量子ドットLEDを作成するプロセスを開発

日本の科学者たちは、量子ドット(QD)LEDの製造に使用される有害物質を最小限に抑えることを目指したプロセスを開発しました。同時に、広島大学自然科学基礎研究開発センターの研究チームは、膨大な量の農業廃棄物を有効活用する方法を発見しました。

「一般的な量子ドットは、カドミウム、鉛、その他の重金属といった有毒物質を含むことが多いため、ナノ材料を使用する際には環境への懸念がしばしば検討されてきました」と、本研究の筆頭著者であり広島大学化学教授の齋藤健一氏はTech Xplore誌に説明した。「私たちが提案する量子ドットのプロセスと製造方法は、こうした懸念を最小限に抑えます。」

  1. 有機化合物を燃焼させる
  2. 残ったシリカ粉末を粉砕して加熱する
  3. 化学エッチングを使用して粉末を3nmの粒子に縮小します
  4. 有機溶媒を使用して3nmの結晶粒子液体を容易にする

上記のプロセスが完了すると、科学者は、良好な効率レベルでオレンジから赤の範囲で発光する Si QD を手に入れることになります。

籾殻からQD LEDを作る

(a) 広島で植えられた稲穂。(b) 20重量%のSiO2を含む籾殻を持つ米粒の模式図。(c) 籾殻、(d) 籾殻から抽出したSiO2粉末、(e) (d) から合成したSi粉末の写真。(f) SiO2のシェル構造と(g) Si量子ドットの電子顕微鏡像。(h) 写真と(i) スペクトルを示すSi量子ドットの発光。(j) Si量子ドットLEDと(k) Si量子ドットLEDの発光スペクトル。出典:ACS Sustainable Chem. Eng. (画像提供:広島大学)

ニュースで紹介する多くの最先端技術の発見と同様に、実用化までにはまださらなる研究と改良が必要です。特に、科学者たちは、籾殻由来の材料で作られた最初のSi QDとLEDの発光効率に満足していません。さらに、彼らは、オレンジから赤の領域外の光スペクトル応答向けにSi QDを調整することを検討したいと考えています。

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籾殻からQD LEDを作る

異なるエッチング時間を使用することで、現在、QD LED 光を上記の範囲内で調整することができます(画像提供: 広島大学)

興味深いことに、研究チームはサトウキビ、竹、小麦、大麦、イネ科植物といったシリコンを豊富に含む作物由来の農業廃棄物も調査する予定です。これらの作物由来のSi量子ドットは、当然ながら異なる発光特性を示す可能性があります。

マーク・タイソンはトムズ・ハードウェアのニュース編集者です。ビジネスや半導体設計から、理性の限界に迫る製品まで、PCテクノロジーのあらゆる分野を網羅的にカバーすることに情熱を注いでいます。