Ученые обнаружили, что, нагревая рыбные отходы в микроволновой печи, они могут быстро и эффективно создавать углеродные наночастицы (carbon nano-onions — cNOS) — уникальную наноформу углерода, которая находит применение в хранении энергии и медицине. Этот материал может быть использован для производства более дешевых и экологичных светодиодов. Исследователи из Нагойского технологического института в Японии опубликовали свои результаты в журнале Green Chemistry.
cNOS представляют собой наноструктуры со сферическими углеродными оболочками в концентрической слоистой структуре, похожей на луковицу. Согласно статье, они “привлекли большое внимание во всем мире с точки зрения накопления и преобразования энергии” из-за их “исключительно высокой электрической и тепловой проводимости, а также большой площади внешней поверхности”. Они использовались в электронике и для биомедицинских применений, таких как биовизуализация и зондирование, пишут авторы исследования.
Хотя углеродные наночастицы стали известны 1980-х годах, традиционные методы их изготовления требовали высоких температур, вакуума и большого количества времени и энергии. Другие методы являются дорогостоящими и требуют использования сложных катализаторов или опасных кислотных или щелочных условий. Это “значительно ограничивает потенциал CNOS”, согласно заявлению Нагойского технологического института.
По словам авторов, недавно открытый метод требует всего одного этапа — микроволнового пиролиза рыбьей чешуи, извлеченной из рыбных отходов, — и может быть выполнен в течение десяти секунд.
Получение углеродных нанолент из рыбьей чешуи методом микроволнового пиролиза (видео):
Как именно рыбья чешуя превращается в cNOS, неясно, хотя команда считает, что это связано с тем, что коллаген в рыбьей чешуе может поглощать достаточное количество микроволнового излучения для быстрого повышения температуры. Это приводит к пиролизу, или термическому разложению, в результате которого коллаген распадается на газ, который затем поддерживает создание cNOS.
Согласно заявлению, этот метод является “простым способом превращения рыбных отходов в полезные материалы”, а полученные CNOS обладают высокой кристалличностью, что придает им “исключительные оптические свойства”. Они также обладают высокой функционализацией, что означает, что они «связаны с другими молекулами на своей поверхности», — пишет Эллен Фиддиан для Cosmos. Эта комбинация атрибутов означает, что cNOS могут светиться ярко-синим цветом в зависимости.
Такаши Шираи, соавтор и профессор кафедры естественных наук и прикладной химии Нагойского технологического института:
CNOS демонстрируют сверхяркое излучение видимого света с эффективностью (или квантовым выходом) 40 процентов. Это значение, которое никогда не достигалось ранее, и примерно в 10 раз выше, чем у ранее зарегистрированных CNOS, синтезированных с помощью обычных методов.
Благодаря этим превосходным оптическим свойствам cNOS можно использовать для создания “гибких пленок с излучением большой площади и светодиодных устройств”, — говорится в заявлении Шираи. “Эти результаты откроют новые возможности для разработки дисплеев следующего поколения и твердотельного освещения”.
Использованы материалы:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/GC/D1GC04785J
https://www.newswise.com/articles/turning-fish-waste-into-quality-carbon-based-nanomaterial?sc=rsla
