碾米从稻壳中分离出来，每年在全球范围内产生约1亿吨稻壳废料。日本科学家利用回收稻壳创造了首台硅量子点LED灯，其以一种低成本、环保的方式将农业废弃物转化为最先进的发光二极管。研究成果近日发表在美国化学学会期刊《ACS可持续化学与工程》上。
该研究的主要作者、日本广岛大学自然科学基础研究与开发中心化学教授斋藤健一说：“由于典型的量子点通常涉及有毒物质，如镉、铅或其他重金属，在使用纳米材料时，环境问题经常被考虑。我们提出的量子点工艺和制造方法将这些担忧降至最低。”
研究团队使用碾磨、热处理和化学蚀刻相结合的方法来处理稻壳二氧化硅：首先，他们碾磨稻壳，并通过燃烧碾磨的稻壳中的有机化合物来提取二氧化硅粉末；其次，他们将生成的二氧化硅粉末在电炉中加热，通过还原反应获得硅粉；第三，经过化学蚀刻进一步得到3纳米的纯化硅粉；最后，对其表面进行化学功能化处理，使其具有较高的化学稳定性和在溶剂中的分散性，用3纳米的纳米晶颗粒制备了发光在橙红色范围内的硅量子点，发光效率超过20%。
研究团队开发的化学合成方法使他们能够评估硅量子点LED的光学和光电性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子点的结构、合成产量和性能。该团队的下一步工作包括在硅量子点和LED中开发出更高的发光效率。他们还将探索生产除了橙红色以外的硅量子点LED的可能性。
