Autour du globe, des milliards de livres de déchets agricoles sont générés chaque année. Les scientifiques du Naval Research Laboratory (NRL) des États-Unis explorent des moyens de convertir ces déchets en carbure de silicium de haute valeur qui peut être utilisé pour une variété d'applications électroniques et structurelles.

Déchets agricoles, comme les balles de riz, tiges de maïs, épis de maïs, feuilles de sorgho, paille de blé, coques de cacahuètes, et d'autres coquilles et résidus sont considérés comme sans valeur et sont souvent enfouis dans les champs. Ils sont parfois éliminés par brûlage, qui crée des risques environnementaux par le dégagement de cendres, CO 2 , et des nanoparticules dans l'air.

Les scientifiques sont conscients que ces déchets agricoles ont une teneur en silice significativement élevée à l'état moléculaire, semblable aux hydrocarbures. Armé de cette connaissance, Le Dr Syed B. Qadri du LNR et son équipe de recherche ont découvert que ces déchets agricoles peuvent être économiquement transformés en carbure de silicium (SiC) constitué de nanostructures et de nanotiges de divers polytypes. L'équipe du LNR a accompli cela par pyrolyse des déchets agricoles pour produire les phases cristallines de carbure de silicium, un composé très stable, sous diverses formes de nanocristaux, nanotiges, et des nanofils. En chauffant et en refroidissant sélectivement les déchets agricoles, ils ont pu étudier systématiquement le rôle de l'élévation de température et des vitesses de refroidissement. Ils ont observé que ce processus de chauffage et de refroidissement a un impact direct sur les mécanismes de formation de défauts étendus qui aident à modifier l'optique, électrique, et les propriétés structurelles de ces nanoparticules.

En raison de ses propriétés uniques—tension de claquage élevée, inertie chimique, haute conductivité thermique, stabilité dimensionnelle, large bande interdite, haute résistance aux radiations, et dureté mécanique :le SiC est utile dans de nombreux appareils électroniques et structurels commerciaux. Plus récemment, Les nanoparticules de SiC ont été démontrées comme une alternative prometteuse aux métaux plasmoniques dans l'optique nanométrique moyen infrarouge, détection chimique, et les métamatériaux optiques. Le Dr Qadri explique, "Ces nanofils et nanotubes de SiC produits à partir de déchets agricoles auront de nombreuses applications industrielles et potentielles en nanotechnologie."

L'équipe de recherche du LNR étudie le potentiel d'utilisation du SiC pour la détection chimique, métamatériaux optiques, composites structurels, et électronique à l'échelle nanométrique. En regardant vers l'avenir, Les nanoparticules de SiC promettent également d'apporter des améliorations spectaculaires à la spectroscopie IR.