Výroba elektroniky ze starých rybích šupin a nanocibulí za 10 sekund

Výroba elektroniky ze starých rybích šupin a nanocibulí za 10 sekund

Slyšeli jste o uhlíkových nanotrubičkách, nyní se připravte na uhlíkové nanocibule. Částice o velikosti nanometrů (vyrobené z vrstev atomů uhlíku spojených v plátech, tedy „cibule“) jsou vynikajícími elektrickými vodiči a mají řadu dalších podivných chemických vlastností, ale jsou do značné míry neškodné pro lidi a životní prostředí. Díky tomu povzbuzují kandidáty na novou elektroniku, skladování energie a biomedicínské technologie.

V čem je háček? Zatímco uhlíkové nano-cibule byly poprvé vyrobeny v roce 1980, bylo obtížné je syntetizovat. Obvykle potřebují vysoké teploty, vakuum a spoustu času na výrobu – nebo drahé suroviny a velmi korozivní kyseliny a zásady.

Ale tým japonských vědců přišel na to, jak vyrobit uhlíkové nanocibule během několika sekund – mikrovlnným ohřevem rybího odpadu.

Nakonec vědci doufají, že jejich levný a ekologický způsob výroby uhlíkových nano-cibulí by mohl být užitečný v příští generaci LED a QLED displejů.

V článku publikovaném v zelená chemie, výzkumníci popisují metodu syntézy uhlíkových nano-cibulí (CNO) z rybích šupin, které byly extrahovány z rybího odpadu a vyčištěny. Dělá se to pomocí techniky zvané mikrovlnná pyrolýza: vystavení váhy mikrovlnnému záření.

Výzkumníci si nejsou úplně jisti proč tato metoda funguje. Mají podezření, že to má co do činění s kolagenem v rybích šupinách, který je výborným absorbérem mikrovlnného záření. Kolagen se zahřeje tak rychle, že spustí pyrolýzu: rozklad kolagenu na plyny. Tyto plyny pak podporují tvorbu CNO.

Vlevo: Zmapováno celé schéma pyrolýzy. Horní vložka ukazuje nárůst teploty rybích šupin v důsledku mikrovlnné absorpce po dobu 10 sekund, stejně jako navrhovaný mechanismus, jak se tvoří nanocibule. Vpravo: snímky z transmisní elektronové mikroskopie ukazující morfologii uhlíkového nano – cibule, spolu s fotografiemi disperze CNO v etanolu, pružný film a LED obsahující CNO – všechny zobrazují charakteristické jasně modré světlo. Kredit: Takashi Shirai z NITech, Japonsko

Vyrobené CNO mají několik působivých chemických vlastností. Mají vysokou krystalinitu (to znamená, že tvoří uspořádané a strukturované vzory, když jsou shluky dohromady) a vysokou „funkcionalizaci“ (což znamená, že jsou navázány na jiné malé molekuly na svém povrchu).

Kombinace těchto vlastností znamená, že CNO mohou dělat některé zajímavé optické věci – například zářit jasně modře.

„CNO vykazují ultrajasnou emisi viditelného světla s účinností (nebo kvantovým výtěžkem) 40 %,“ říká spoluautor Dr. Takashi Shirai, docent na Nagoya Institute of Technology, Japonsko.

“Tato hodnota, které nikdy předtím nebylo dosaženo, je asi 10krát vyšší než hodnota dříve hlášených CNO syntetizovaných konvenčními metodami.”

Vědci tuto vlastnost využili k výrobě LED diod a tenkých filmů vyzařujících modré světlo se svými CNO.

“Stabilní optické vlastnosti by nám mohly umožnit vyrábět velkoplošné emisní flexibilní fólie a LED zařízení,” říká Shirai.

“Tato zjištění otevřou nové cesty pro vývoj displejů nové generace a polovodičového osvětlení.”



Čtěte vědecká fakta, ne fikci…

Nikdy nebyl důležitější čas vysvětlovat fakta, vážit si poznatků založených na důkazech a předvádět nejnovější vědecké, technologické a inženýrské objevy. Cosmos vydává The Royal Institution of Australia, charitativní organizace věnující se propojování lidí se světem vědy. Finanční příspěvky, ať už velké či malé, nám pomáhají poskytovat přístup k důvěryhodným vědeckým informacím v době, kdy je svět nejvíce potřebuje. Podpořte nás darem nebo zakoupením předplatného ještě dnes.

Leave a Reply

Your email address will not be published.