LEDs de pontos qunticos so fabricados com cascas de arroz

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/04/2022

LEDs de pontos qu

Todo o processo feito usando materiais ambientalmente amigveis, derivados da casca de arroz, e usando solventes orgnicos.
[Imagem: Shiho Terada et al. – 10.1021/acssuschemeng.1c04985]

QLEDs de casca de arroz

Pesquisadores japoneses construram um dos tipos mais avanados de LED – um LED de pontos qunticos, ou QLED – usando apenas materiais obtidos a partir das cascas de arroz e compostos qumicos orgnicos.

“Como os pontos qunticos tpicos geralmente envolvem material txico, como cdmio, chumbo ou outros metais pesados, as preocupaes ambientais tm sido frequentemente ponderadas ao usar esses nanomateriais. Nosso processo e mtodo de fabricao para pontos qunticos minimizam essas preocupaes,” disse Ken-ichi Saitow, da Universidade de Hiroshima.

Calcula-se que a pilagem de arroz, o processo para separar o gro das cascas, produza cerca de 100 milhes de toneladas de resduos de casca de arroz em todo o mundo a cada ano.

O que Saitow descobriu que essas cascas de arroz so uma excelente fonte de dixido de silcio de alta pureza (SiO2), mais conhecido como slica, e de p de silcio de alto valor agregado. Ele ento usou essa matria-prima nobre para produzir silcio poroso, um material com usos em baterias de ons de ltio, materiais luminescentes, sensores biomdicos e at sistemas de entrega de medicamentos dentro do corpo humano.

Uma de suas muitas qualidades que o silcio poroso tem propriedades de fotoluminescncia, decorrentes de suas estruturas de pontos microscpicos que funcionam como semicondutores, os tais pontos qunticos, responsveis pela luz emitida pelos LEDs nas TVs mais modernas e por vrias outras tecnologias na rea da fotnica e da computao quntica.

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Processo de obteno dos LEDs de pontos qunticos ambientalmente amigveis.
[Imagem: Shiho Terada et al. – 10.1021/acssuschemeng.1c04985]

Pontos qunticos ecologicamente corretos

A equipe usou uma combinao de moagem, tratamentos trmicos e gravao qumica para processar a slica da casca de arroz.

Primeiro, eles moeram as cascas de arroz e extraram p de slica (SiO2) queimando os compostos orgnicos das cascas de arroz modas. Em segundo lugar, eles aqueceram o p de slica resultante em um forno eltrico para obter p de silcio por meio de uma reao de reduo. Terceiro, o p de silcio purificado foi reduzido a partculas de 3 nanmetros de dimetro por ataque qumico.

Finalmente, a superfcie das partculas foi quimicamente funcionalizada para alcanar uma alta estabilidade qumica e alta dispersividade em solvente, com as partculas cristalinas de 3 nm ficando ento prontas para funcionar como fontes luminescentes na faixa laranja-vermelho, com uma alta eficincia de luminescncia, superior a 20%.

Os LEDs foram montados como uma srie de camadas: Um substrato de vidro de xido de ndio-estanho (ITO) foi usado como nodo do LED por ser um bom condutor de eletricidade e suficientemente transparente para a emisso de luz. Camadas adicionais foram aplicadas no vidro ITO, terminando com a camada de pontos qunticos de silcio. Finalmente, um ctodo de filme de alumnio foi usado para recobrir a placa de LEDs.

“O presente mtodo torna-se um mtodo nobre para o desenvolvimento de LEDs de pontos qunticos ecologicamente corretos a partir de produtos naturais. Ao sintetizar pontos qunticos de silcio de alto rendimento a partir de cascas de arroz e dispers-los em solventes orgnicos, possvel que um dia esses processos possam ser implementados em larga escala, como outros processos qumicos de alto rendimento,” disse Saitow.

Bibliografia:

Artigo: Orange?Red Si Quantum Dot LEDs from Recycled Rice Husks
Autores: Shiho Terada, Honoka Ueda, Taisei Ono, Ken-ichi Saitow
Revista: Sustainable Chemistry & Engineering
Vol.: 10, 5, 1765-1776
DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c04985

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