高压蒸煮桦叶以生产有机半导体原材料

如今，石化化合物和铂、铱等稀有金属被用来生产光电半导体，例如用于超薄电视和手机屏幕的有机LED。于默奥大学的物理学家与丹麦和中国的研究人员合作，发现了一种更可持续的替代方案。通过对于默奥大学校园采摘的桦树叶进行高压烹饪，他们生产出了具有所需光学特性的纳米碳颗粒。

“我们研究的本质是利用附近的可再生资源来生产有机半导体材料，”于默奥大学物理系研究员、该研究的作者之一王嘉说，该研究已发表在《绿色化学》杂志上。

有机半导体是光电应用中重要的功能材料。其中一种应用是有机发光二极管(OLED)，包括超薄且明亮的电视和手机屏幕。对这种先进技术的需求急剧增加正在推动有机半导体材料的大规模生产。

不幸的是，这些半导体目前主要由石化化合物和通过对环境有害的采矿获得的稀有元素生产。而且，这些材料往往含有供应短缺的所谓“关键原材料”，例如铂、铟和磷。

从可持续发展的角度来看，如果我们能够利用来自植物、动物和废物的生物质来生产有机半导体材料，那将是理想的。这些原材料是可再生的并且来源丰富。物理系研究员王佳和她的同事与国际合作伙伴一起成功生产了这种生物基半导体材料。

白桦叶放入高压锅中

合成过程很简单：他们在于默奥校园采摘桦树叶，然后在高压锅中煮熟。它产生了大约两纳米大小的“碳点”，当溶解在乙醇中时，碳点会发出窄带的深红光。这些桦叶碳点的一些光学特性与目前用于半导体材料的商用量子点相当，但与它们不同的是，它们不含重金属或关键原材料。

“值得注意的是，我们的方法不仅限于白桦叶，”王嘉解释道。“我们用相同的压力烹饪方法测试了不同的植物叶子，它们都产生了类似的发红光的碳点。这种多功能性表明该转化过程可以在不同的地方使用。”

利用发光电化学电池装置中的碳点，研究人员能够证明产生的亮度为100cd/m2，这与计算机屏幕的光强度相当。

“这一结果表明，从消耗石油化合物到再生生物质作为有机半导体的原材料是可能的，”王嘉说。

她强调碳点除了发光装置之外还有更广泛的潜力。

“碳点在从生物成像、传感到防伪等各种应用中都具有广阔的前景。我们对合作持开放态度，并渴望探索这些发射性和可持续碳点的更令人兴奋的用途，”王嘉说。