Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Варка березовых листьев под давлением для производства сырья для органических полупроводников

Варка березовых листьев под давлением для производства сырья для органических полупроводников
Варка березовых листьев под давлением для производства сырья для органических полупроводников

Сегодня нефтехимические соединения и редкие металлы, такие как платина и иридий, используются для производства полупроводников для оптоэлектроники, таких как органические светодиоды для сверхтонких телевизоров и экранов мобильных телефонов. Физики из Университета Умео в сотрудничестве с исследователями из Дании и Китая обнаружили более устойчивую альтернативу. Приготовив под давлением листья березы, собранные в кампусе Университета Умео, они получили наноразмерные частицы углерода с желаемыми оптическими свойствами.

«Суть нашего исследования заключается в использовании близлежащих возобновляемых ресурсов для производства органических полупроводниковых материалов», — говорит Цзя Ван, научный сотрудник факультета физики Университета Умео и один из авторов исследования, опубликованного в журнале Green Chemistry.

Органические полупроводники являются важными функциональными материалами в оптоэлектронике. Одним из применений являются органические светодиоды, OLED, используемые в ультратонких и ярких экранах телевизоров и мобильных телефонов. Резко растущий спрос на эту передовую технологию стимулирует массовое производство органических полупроводниковых материалов.

К сожалению, в настоящее время эти полупроводники производятся в основном из нефтехимических соединений и редких элементов, получаемых в результате экологически вредной добычи полезных ископаемых. Более того, эти материалы часто содержат так называемое «критическое сырье», которого не хватает, например, платину, индий и фосфор.

С точки зрения устойчивого развития было бы идеально, если бы мы могли использовать биомассу растений, животных и отходов для производства органических полупроводниковых материалов. Эти исходные материалы возобновляемы и широко доступны. Научный сотрудник Цзя Ван и ее коллеги с факультета физики вместе с международными партнерами преуспели в производстве такого полупроводникового материала на биологической основе.

Березовые листья в скороварке

Процесс синтеза прост: они собрали листья березы в кампусе Умео и приготовили их в скороварке . В результате образовались « углеродные точки» размером около двух нанометров, которые при растворении в этаноле излучают узкополосный темно-красный свет. Некоторые оптические свойства этих углеродных точек из листьев березы сравнимы с коммерческими квантовыми точками, которые в настоящее время используются в полупроводниковых материалах, но в отличие от них они не содержат тяжелых металлов или критически важного сырья.

«Важно отметить, что наш метод не ограничивается листьями березы», — объясняет Цзя Ван. «Мы протестировали листья разных растений с помощью одного и того же метода приготовления под давлением, и все они дали одинаковые углеродные точки, излучающие красный свет. Такая универсальность предполагает, что процесс трансформации можно использовать в разных местах».

Используя углеродные точки в светоизлучающем электрохимическом элементе, исследователи смогли показать, что создаваемая яркость составляла 100 кд/м 2 , что сравнимо с интенсивностью света от экрана компьютера.

«Этот результат показывает, что возможен переход от истощения нефтяных соединений к регенерации биомассы в качестве сырья для органических полупроводников», — говорит Цзя Ван.

Она подчеркивает более широкий потенциал углеродных точек, выходящий за рамки просто светоизлучающих устройств.

«Углеродные точки перспективны в различных приложениях, от биовизуализации и зондирования до борьбы с подделками. Мы открыты для сотрудничества и стремимся изучить более интересные варианты использования этих излучающих и устойчивых углеродных точек», — говорит Цзя Ван.

Теги: микроэлектроника, растения

В тренде