हिरोशिमा यूनिवर्सिटी के नेचुरल साइंस सेंटर फॉर बेसिक रिसर्च एंड डेवलपमेंट की शोध टीम ने यह कारनामा करके दिखाया है।

हिरोशिमा विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर और प्रमुख अध्ययनकर्ता  केन-इची सैटो ने बताया चूंकि ठेठ सिलिकॉन क्वांटम डॉट (क्यूडी) में अक्सर जहरीले पदार्थ शामिल होते हैं, जैसे कैडमियम, सीसा या अन्य भारी धातुएं। नैनोमेटेरियल्स का उपयोग करते समय पर्यावरण संबंधी चिंताओं पर अक्सर विचार-विमर्श किया जाता है। क्यूडी के लिए हमारी प्रस्तावित प्रक्रिया और निर्माण पद्धति इन चिंताओं को कम करती है।

चूंकि 1950 के दशक में छिद्रयुक्त सिलिकॉन (एसआई) की खोज की गई थी, वैज्ञानिकों ने लिथियम-आयन बैटरी, ल्यूमिनसेंट सामग्री, बायोमेडिकल सेंसर और दवा वितरण प्रणाली में इसके उपयोग का पता लगाया है। यह जहर रहित और प्रकृति में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, सिलिकॉन में फोटोल्यूमिनेशन गुण होते हैं, जो इसके सूक्ष्म (क्वांटम-आकार) डॉट संरचनाओं से उत्पन्न होते हैं जो अर्धचालक के रूप में कार्य करते हैं।

वर्तमान क्वांटम डॉट्स के आसपास की पर्यावरणीय चिंताओं से अवगत, शोधकर्ताओं ने क्वांटम डॉट्स बनाने के लिए एक नई विधि खोजने के बारे में सोचा। जिसका कि पर्यावरण पर अच्छा प्रभाव हो। यह पता चला है कि बेकार पड़े चावल की भूसी, उच्च शुद्धता वाली सिलिका (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) और महत्वपूर्ण सिलिका पाउडर का एक उत्कृष्ट स्रोत है।

टीम ने चावल की भूसी सिलिका को संसाधित करने के लिए हीट ट्रीटमेंट और रासायनिक विधियों का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने चावल की भूसी को पिसा और पिसी हुई चावल की भूसी के कार्बनिक यौगिकों को जलाकर सिलिका (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) पाउडर निकाला। दूसरा, उन्होंने परिणामी सिलिका पाउडर को एक इलेक्ट्रिक भट्टी में गर्म किया ताकि सिलिका पाउडर को कमी प्रतिक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जा सके।

तीसरा, उत्पाद एक शुद्ध सिलिका पाउडर था जिसे रासायनिक विधि द्वारा आकार में 3 नैनोमीटर तक कम कर दिया गया था। अंत में, इसकी सतह को रासायनिक रूप से उच्च रासायनिक स्थिरता और विलायक में उच्च फैलाव के लिए अनियंत्रित किया गया था, जिसमें 3 एनएम क्रिस्टलीय कणों के साथ 20 फीसदी से अधिक की उच्च ल्यूमिनेसिसेंस दक्षता के साथ नारंगी-लाल रेंज में जगमगाने वाले सिलिकॉन क्वांटम डॉट का उत्पादन किया गया।

सैटो ने कहा यह बेकार पड़ी चावल की भूसी से एक एलईडी विकसित करने वाला यह पहला शोध है। सिलिकॉन के जहर रहित गुणवत्ता उन्हें आज उपलब्ध अर्धचालक क्वांटम डॉट्स के लिए एक आकर्षक विकल्प बनाती है। उन्होंने कहा कि वर्तमान विधि प्राकृतिक उत्पादों से पर्यावरण के अनुकूल क्वांटम डॉट एलईडी विकसित करने का एक अच्छा तरीका है।

एलईडी को प्राकृतिक परतों की एक श्रृंखला के रूप में इकट्ठा किया गया था। इसमें एक इंडियम-टिन-ऑक्साइड (आईटीओ) ग्लास सब्सट्रेट एलईडी एनोड था। यह बिजली का एक अच्छा संवाहक है जबकि प्रकाश उत्सर्जन के लिए काफी पारदर्शी भी है। अतिरिक्त परतों को आईटीओ ग्लास पर परत चढ़ाई गई, जिसमें सिलिकॉन क्वांटम डॉट की परत भी शामिल है। सामग्री को एक एल्यूमीनियम फिल्म कैथोड के साथ लिपटा गया।

टीम द्वारा विकसित रासायनिक संश्लेषण विधि ने उन्हें सिलिकॉन क्वांटम डॉट प्रकाश उत्सर्जक डायोड के ऑप्टिकल और ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक गुणों का मूल्यांकन करने में सक्षम बनाया, जिसमें संरचना, संश्लेषण पैदावार और सिलिकॉन डाइऑक्साइड और सिलिका पाउडर और सिलिकॉन क्वांटम डॉट के गुण शामिल हैं।

सैटो ने कहा कि प्रचुर मात्रा में भूसी से उच्च उपज वाले सिलिकॉन क्वांटम डॉट को मिला करके उन्हें कार्बनिक सॉल्वैंट्स में फैलाने से, यह संभव है कि एक दिन इन प्रक्रियाओं को अन्य अधिक उपज वाली रासायनिक प्रक्रियाओं की तरह बड़े पैमाने पर लागू किया जा सकेगा।

टीम ने बताया कि उनके अगले पड़ाव में सिलिकॉन क्वांटम डॉट और एलईडी में उच्च दक्षता, जगमगाने वाले सेंस विकसित करना शामिल है। वे अपने द्वारा अभी बनाए गए नारंगी-लाल रंग के अलावा अन्य सिलिकॉन क्वांटम डॉट एलईडी के उत्पादन की संभावना का भी पता लगाएंगे।

आगे देखते हुए वैज्ञानिकों का सुझाव है कि उन्होंने जो विधि विकसित की है, उसे अन्य पौधों पर भी लागू किया जा सकता है, जैसे कि गन्ना बांस, गेहूं, जौ, या घास, जिसमें सिलिकॉन डाइऑक्साइड होता है। ये प्राकृतिक उत्पाद और उनके जहर रहित कचरे ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में परिवर्तित होने की क्षमता रखते हैं। यह शोध अमेरिकन केमिकल सोसाइटी जर्नल एसीएस सस्टेनेबल केमिस्ट्री एंड इंजीनियरिंग में प्रकाशित हुआ है।