La mayoría de las luces navideñas, reproductores de DVD, televisores y linternas tienen una cosa en común: están hechas con diodos emisores de luz LED. Los LED son ampliamente utilizados para una variedad de aplicaciones y han sido una alternativa popular y más eficiente al fluorescentey bombillas incandescentes durante las últimas décadas. Dos investigadores de la Universidad de Utah han encontrado una manera de crear LED a partir de residuos de alimentos y bebidas. Además de utilizar residuos de alimentos y bebidas que de otro modo se descompondrían y serían inútiles, este desarrollo también puedereducir los desechos potencialmente dañinos de los LED generalmente hechos de elementos tóxicos.
Los LED son un tipo de dispositivo que puede convertir eficientemente la electricidad en luz. A diferencia de las bombillas fluorescentes e incandescentes, que dirigen el 80% de la energía consumida para producir calor, los LED dirigen el 80% de la energía consumida para producir luz. Esto es posiblepor el hecho de que los LED no requieren que se caliente un filamento como lo hacen las bombillas incandescentes y fluorescentes.
Los LED pueden ser producidos por puntos cuánticos o pequeños cristales que tienen propiedades luminiscentes. Los puntos cuánticos QD se pueden hacer con numerosos materiales, algunos de los cuales son raros y caros de sintetizar, e incluso potencialmente dañinos de desechar. Algunas investigacionesen los últimos 10 años se ha centrado en el uso de puntos de carbono CD, o simplemente QD hechos de carbono, para crear LED en su lugar.
En comparación con otros tipos de puntos cuánticos, los CD tienen una menor toxicidad y una mejor biocompatibilidad, lo que significa que pueden usarse en una variedad más amplia de aplicaciones.
El Profesor Asistente de Investigación de Ingeniería Metalúrgica U, Prashant Sarswat y el Profesor Michael Free, durante el último año y medio, han convertido con éxito el desperdicio de alimentos como trozos de tortilla desechados en CD y, posteriormente, en LED.
Los resultados fueron publicados recientemente en Física Química Física Química , una revista de la Royal Society of Chemistry.
del pan al bulbo
Para sintetizar los desechos en CD, Sarswat y Free emplearon una síntesis solotérmica, o una en la que los desechos se colocaron en un solvente bajo presión y alta temperatura hasta que se formaron los CD. En este experimento, los investigadores utilizaron refrescos y trozos de pany tortilla
Los residuos de alimentos y bebidas se colocaron en un solvente y se calentaron directa e indirectamente durante 30 a 90 minutos.
Después de encontrar con éxito los rastros de los CD de la síntesis, Sarswat y Free procedieron a iluminar los CD para controlar su formación y color.
El par también empleó otras cuatro pruebas, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, imágenes Raman y AFM para determinar las diversas propiedades ópticas y materiales de los CD.
"Sintetizar y caracterizar los CD derivados de desechos es una tarea muy difícil. Esencialmente tenemos que determinar el tamaño de los puntos que tienen solo 20 nanómetros o menos de diámetro, por lo que debemos realizar múltiples pruebas para asegurarnos de que los CD estén presentes ydeterminar qué propiedades ópticas poseen ", dijo Sarswat.
En comparación, un cabello humano tiene alrededor de 75,000 nanómetros de diámetro.
Las diversas pruebas realizadas por Sarswat y Free midieron primero el tamaño de los CD, lo que se correlaciona con la intensidad del color y el brillo de los puntos. Luego, las pruebas determinaron qué fuente de carbono produjo los mejores CD. Por ejemplo, sacarosa y D-fructosase descubrió que las disoluciones disueltas en refrescos son las fuentes más efectivas para la producción de CD.
Finalmente, los CD se suspendieron en resinas epoxi, se calentaron y endurecieron para solidificar los CD para uso práctico en LED.
Una alternativa ambientalmente sostenible
Actualmente, una de las fuentes más comunes de QD es el seleniuro de cadmio, un compuesto compuesto por dos elementos tóxicos. La capacidad de crear QD en forma de CD a partir de desechos de alimentos y bebidas eliminaría la necesidad de preocuparse por los desechos tóxicos, ya quelos alimentos y las bebidas en sí no son tóxicos
"Los QD derivados de los residuos de alimentos y bebidas no se basan en elementos tóxicos comunes como el cadmio y el selenio, lo que hace que su procesamiento y eliminación sean más respetuosos con el medio ambiente que para la mayoría de los otros QD. Además, el uso de residuos de alimentos y bebidasya que el material de partida para QD permite reducir el desperdicio y el costo para producir un material útil ", dijo Free.
Además de ser tóxico cuando se descompone, el seleniuro de cadmio también es costoso: un sitio web enumeró un precio de $ 529 por 25 ml del compuesto.
"Con los desechos de alimentos y bebidas que ya están allí, nuestro material de partida es mucho menos costoso. De hecho, es esencialmente gratuito", dijo Sarswat.
Según un informe del Departamento de Agricultura de los EE. UU., Aproximadamente el 31% de los alimentos producidos en 2014 no estaban disponibles para el consumo humano. Sería capaz de utilizar estos desechos para crear LED que se utilizan ampliamente en una serie de tecnologías.enfoque ambientalmente sostenible.
Mirando hacia el futuro, Sarswat y Free esperan continuar estudiando los LED producidos a partir de desechos de alimentos y bebidas para lograr estabilidad y rendimiento a largo plazo.
"El objetivo final es hacer esto en una escala masiva y usar estos LED en dispositivos cotidianos. Para utilizar con éxito los desechos que ya existen, ese es el objetivo final", dijo Sarswat.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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