دانشمندان از دانشگاههای Yale و Nottingham Trent موفق شدهاند از پسماند چوب، مادهای جدید بسازند که میتواند جایگزین ماده درخشان مورد استفاده در نمایشگرها و وسایل الکترونیکی شود.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این ماده، علاوه بر عملکرد درخشان و پایداری بالا، هیچگونه فلز سمی ندارد و در فرایند تولید آن از روشهای پاک و کمخطر استفاده شده است. این دستاورد میتواند نقطه عطفی در مسیر تولید سبز و آیندهای پایدار برای صنعت الکترونیک باشد.
در فناوریهای امروزی، از مواد درخشان برای تولید نور و تصویر در دستگاههایی مانند تلویزیون، گوشیهای هوشمند و نمایشگرهای صنعتی استفاده میشود. این مواد معمولاً از فلزات سنگین مانند کادمیم و سرب ساخته میشوند، که برای محیط زیست و سلامت انسان بسیار خطرناک هستند. علاوه بر این، تولید آنها نیازمند چندین مرحله پیچیده و مصرف مواد شیمیایی آلاینده است، که پسماندهای خطرناک تولید میکند. پژوهشگران در این مطالعه به دنبال راهی بودند تا مادهای جایگزین با همان کیفیت نوری، اما با منشأ طبیعی و سازگار با محیط زیست بسازند.
بیشتر بخوانید: شکستن مرز قدیمی اپتیک با متالنز جدید
پایه این کشف علمی مادهای طبیعی به نام لیگنین است. لیگنین، ترکیبی است که در دیواره سلولی گیاهان وجود دارد و یکی از محصولات جانبی فراوان در صنایع چوب و خمیرکاغذ است. این ماده معمولاً به عنوان زباله دور ریخته میشود یا برای سوختگیری سوزانده میگردد. با وجود این، پژوهشگران نشان دادند که میتوان از لیگنین برای ساخت مواد درخشان جدید استفاده کرد. در این پروژه، لیگنین با آمینواسیدی ساده به نام هیستیدین ترکیب شد و حاصل آن مادهای جامد بود که هنگام تابش نور فرابنفش (UV) شروع به درخشش میکند.
این ماده نهتنها درخشش بالایی دارد، بلکه شدت و رنگ آن را میتوان بهسادگی تنظیم کرد. فرایند تولید آن بسیار سادهتر از مواد درخشان معمول است، چرا که فقط از حلالهای سبز مانند آب و استون استفاده میشود. استفاده از این مواد به جای حلالهای شیمیایی خطرناک باعث میشود تولید آن کمهزینهتر، ایمنتر و سازگارتر با محیط زیست باشد. به همین دلیل، میتوان گفت که این روش راهی برای کاهش آلودگی در صنعت الکترونیک و نوری فراهم کرده است.
دانشمندان برای درک دقیق چگونگی درخشش این ماده از مدلسازیهای محاسباتی استفاده کردند. آنها دریافتند که میان مولکولهای لیگنین و هیستیدین نوعی واکنش نوری رخ میدهد، که «انتقال پروتون در حالت برانگیخته» یا Excited State Proton Transfer (ESPT) نام دارد. در این پدیده، گروههایی از مولکول لیگنین که به نام «فنولی» شناخته میشوند، نور فرابنفش را جذب میکنند و برانگیخته میشوند. سپس در حالت برانگیخته، پروتونهایی را به هیستیدین منتقل میکنند. با بازگشت لیگنین به حالت طبیعی، نور مرئی منتشر میشود. جالب است که این ماده حتی پس از قطع نور نیز برای چند ثانیه به درخشش ادامه میدهد، که درست مانند شبتابها در طبیعت است.
بیشتر بخوانید: مادهای با رسانایی حرارتی بالاتر از الماس کشف شد
این پژوهش برای نخستین بار نشان داده است که میتوان از مواد زیستی و تجدیدپذیر برای تولید نور بدون نیاز به فلزات سنگین استفاده کرد. این موضوع میتواند آینده صنعت نمایشگرها، چراغهای LED، حسگرهای نوری و حتی جوهرهای امنیتی را تغییر دهد. از آنجا که این ماده درخشان از پسماند چوب ساخته میشود، استفاده از آن هم هزینه تولید را کاهش میدهد و هم از اتلاف منابع طبیعی جلوگیری میکند.
در واقع، این کشف نمونهای روشن از ترکیب علم و پایداری است؛ جایی که زباله تبدیل به منبعی ارزشمند میشود. این پژوهش نشان میدهد که با رویکرد علمی و نوآوری میتوان موادی ساخت که هم نیازهای صنعتی را برآورده کند و هم آسیبی به زمین وارد نکند.
نتایج این تحقیق در مجله علمی Chem منتشر شده است و بهعنوان گامی مهم در توسعه مواد درخشان سبز و آیندهنگر شناخته میشود. این دستاورد میتواند زمینهساز نسل جدیدی از نمایشگرهای سازگار با محیط زیست و تولید پایدار در صنعت فناوری باشد.
