Aus Reisschalen, die vor dem Verzehr der Körner abgetrennt werden, lassen sich Leuchtdioden herstellen, genauer gesagt Quantenpunkt-Leuchtdioden (QLEDs). Das sind Halbleiterformationen auf Siliziumbasis, die Licht emittieren, wenn sie von elektrischer Energie angeregt werden, wie Forscher der Hiroshima University herausgefunden haben. Die Experten wollten auf relativ einfache Art einen Werkstoff für Elektronik herstellen und zur Lösung eines Abfallproblems beitragen.
"QLEDs enthalten oft Giftstoffe wie Cadmium, Blei oder andere Schwermetalle. Unsere QLEDs enthalten dagegen keine Schadstoffe", so Forschungsleiter Ken-ichi Saitow. Laut seinem Team lässt sich aus Reishülsen hochreine Kieselsäure herstellen. Das ist Siliziumdioxid, das Kristallwasser enthält. Die Forscher haben die Reisschalen zermahlen und daraus Kieselsäure extrahiert. In einem Elektroofen wurde dann das Kristallwasser herausgetrieben. Wasserstoff schliesslich reduzierte die Kieselsäure zu Siliziumpulver, dem Ausgangsmaterial für QLEDs.
Mithilfe eines chemischen Prozesses haben die Wissenschaftler die Siliziumkörnchen auf unvorstellbar kleine drei Nanometer reduziert und aktivierten deren Oberflächen, damit sie sich in einem organischen Lösungsmittel fein verteilten. Die QLEDs wurden Schicht für Schicht auf transparentem Indium-Zinn-Oxid aufgebaut, das wegen seiner Leitfähigkeit auch als Elektrode fungiert. Eine Aluminiumfolie, die zweite Elektrode, deckt den Halbleiter ab. Er emittiert orangerotes Licht, wenn an die beiden Elektroden eine elektrische Spannung gelegt wird.
Jetzt macht sich das Team daran, die elektrisch aktiven Schichten so zu verändern, dass auch andere Lichtfarben möglich werden. "Das Verfahren kann grosstechnisch genutzt werden", so Saitow. Es seien auch andere Rohstoffe aus der Landwirtschaft für die Herstellung von Siliziumdioxid geeignet, meint der Chemiker. Er denkt an Abfälle aus der Zuckerrohr-, Weizen- und Gersteverarbeitung. Das Team hat seine Ergebnisse in der Zeitschrift "ACS Sustainable Chemistry & Engineering der American Chemical Society" veröffentlicht.
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