In tutto il mondo, miliardi di libbre di rifiuti agricoli vengono generati ogni anno. Gli scienziati del Naval Research Laboratory (NRL) degli Stati Uniti stanno esplorando modi per convertire questi rifiuti in carburo di silicio di alto valore che può essere utilizzato per una varietà di applicazioni elettroniche e strutturali.

Prodotti di scarto agricolo, come lolla di riso, stocchi di mais, pannocchie di mais, foglie di sorgo, pula di grano, gusci di arachidi, e altri gusci e residui sono considerati privi di valore e vengono spesso arati nei campi. A volte vengono smaltiti bruciando, che crea rischi ambientali per il rilascio di cenere, CO ₂ , e nanoparticelle nell'aria.

Gli scienziati sono consapevoli che questi rifiuti agricoli hanno un contenuto di silice significativamente elevato allo stato molecolare, simile agli idrocarburi. Armato di quella conoscenza, Il dott. Syed B. Qadri dell'NRL e il suo team di ricerca hanno scoperto che questi prodotti di scarto agricoli possono essere trasformati in modo economico in carburo di silicio (SiC) costituito da nanostrutture e nanobarre in vari politipi. Il team dell'NRL ha ottenuto questo risultato mediante la pirolisi dei rifiuti agricoli per produrre le fasi cristalline del carburo di silicio, un composto altamente stabile, in varie forme di nanocristalli, nanotubi, e nanofili. Riscaldando e raffreddando selettivamente i prodotti di scarto agricolo, sono stati in grado di studiare sistematicamente il ruolo dell'aumento della temperatura e dei tassi di raffreddamento. Hanno osservato che questo processo di riscaldamento e raffreddamento ha un impatto diretto sui meccanismi estesi di formazione dei difetti che aiutano a modificare l'ottica, elettrico, e proprietà strutturali di queste nanoparticelle.

A causa delle sue proprietà uniche:alta tensione di rottura, inerzia chimica, alta conducibilità termica, stabilità dimensionale, ampio gap di banda, elevata resistenza alle radiazioni, e durezza meccanica:il SiC è utile in molti dispositivi elettronici e strutturali commerciali. Più recentemente, Le nanoparticelle di SiC sono state dimostrate come una promettente alternativa ai metalli plasmonici nell'ottica su nanoscala del medio infrarosso, rilevamento chimico, e metamateriali ottici. Il dottor Qadri spiega, "Questi nanofili e nanotubi SiC prodotti da rifiuti agricoli avranno molte applicazioni industriali e potenziali di nanotecnologia".

Il team di ricerca dell'NRL sta studiando il potenziale per l'uso del SiC per il rilevamento chimico, metamateriali ottici, compositi strutturali, ed elettronica su scala nanometrica. Guardando al futuro, Le nanoparticelle di SiC promettono inoltre di fornire notevoli miglioramenti nella spettroscopia IR.