Wereldwijd, Jaarlijks worden miljarden kilo's landbouwafval gegenereerd. Wetenschappers van het U.S. Naval Research Laboratory (NRL) onderzoeken manieren om dit afval om te zetten in hoogwaardig siliciumcarbide dat kan worden gebruikt voor een verscheidenheid aan elektronische en structurele toepassingen.

Agrarische afvalproducten, zoals rijstschillen, maïsstengels, maïskolven, sorghum bladeren, tarwe kaf, pinda schelpen, en andere schelpen en resten worden geacht geen waarde te hebben en worden vaak in de velden geploegd. Ze worden soms weggegooid door verbranding, die gevaren voor het milieu veroorzaakt door het vrijkomen van as, CO ₂ , en nanodeeltjes de lucht in.

Wetenschappers zijn zich ervan bewust dat dit landbouwafval een aanzienlijk hoog silicagehalte heeft in moleculaire toestand, vergelijkbaar met koolwaterstoffen. Gewapend met die kennis, Dr. Syed B. Qadri van NRL en zijn onderzoeksteam hebben ontdekt dat deze landbouwafvalproducten economisch kunnen worden omgezet in siliciumcarbide (SiC), bestaande uit nanostructuren en nanostaafjes in verschillende polytypes. Het NRL-team heeft dit bereikt door pyrolyse van het landbouwafval om de kristallijne fasen van siliciumcarbide te produceren, een zeer stabiele verbinding, in verschillende vormen van nanokristallen, nanostaafjes, en nanodraden. Door de agrarische afvalproducten selectief te verwarmen en te koelen, ze waren in staat om systematisch de rol van temperatuurstijging en afkoelingssnelheden te onderzoeken. Ze merkten op dat dit verhittings- en afkoelproces een directe invloed heeft op de uitgebreide defectvormingsmechanismen die helpen bij het wijzigen van de optische, elektrisch, en structurele eigenschappen van deze nanodeeltjes.

Vanwege zijn unieke eigenschappen - hoge doorslagspanning, chemische inertie, hoge thermische geleidbaarheid, dimensionale stabiliteit, brede bandkloof, hoge stralingsweerstand, en mechanische hardheid - SiC is nuttig in veel commerciële elektronische en structurele apparaten. Recenter, SiC-nanodeeltjes zijn aangetoond als een veelbelovend alternatief voor plasmonische metalen in mid-infrarood optica op nanoschaal, chemische detectie, en optische metamaterialen. Dr. Qadri legt uit, "Deze SiC-nanodraden en nanobuisjes geproduceerd uit landbouwafvalproducten zullen veel industriële en potentiële nanotechnologische toepassingen hebben."

Het NRL-onderzoeksteam onderzoekt het potentieel voor het gebruik van SiC voor chemische detectie, optische metamaterialen, structurele composieten, en elektronische nanoschaal. Kijkend naar de toekomst, SiC-nanodeeltjes beloven ook dramatische verbeteringen in IR-spectroscopie te bieden.