大部分的圣诞灯、DVD播放器、电视和手电筒都有一个共同点，那就是它们都用到了发光二极管（LEDs）。发光二极管被广泛用于各种各样的用途，并且已经成为了受欢迎、更有效的能替代过去数十年流行的荧光灯和白炽灯的替代品。
最近，科学家找到了一种让人闻所未闻的新方式来制造发光二极管——被浪费的食物和饮料。这种方法不仅能充分利用资源，而且还能减少生产发光二极管而遗留下来的有害废物（这些废物会产生有毒元素），产生环保效应。
LEDs的溯源发展
发光二极管是一种设备类型，与荧光灯和白炽灯不同，发光二极管能直接将消耗能量的80%转化成光，而荧光灯和白炽灯却是将消耗能量的80%转化成热量，只有20%的能量转化成光。
那么，发光二极管是如何生产的呢？
其实，发光二极管可以通过量子点（一种纳米材料），或具有发光特性的微小晶体而产生。早期的发光二极管应用中，量子点可以用很多种材料制成，其中一些材料是稀有且昂贵的合成材料，但这些材料可能会有潜在的毒性危害。不过，过去10年的研究已经将重点放在利用硫化镉制成的量子点来制造发光二极管。
与其他类型的量子点相比，硫化镉具有较低的毒性和良好的生物相容性，可以广泛应用。但这种材料的成本却相对较高，因此仍需要科学家寻找更环保、成本更低的硫化镉制造方法。
幸运的是，最近有科学家成功将食物垃圾（如丢弃的玉米）转化成了硫化镉，然后转化成了发光二极管。那么，科学家是如何将我们日常的食物垃圾转变成发光二极管的原材料的？
从食物垃圾到灯泡
为了将食物垃圾合成为硫化镉，科学家将食品垃圾和饮料垃圾被分别放置在溶剂中，加热30到90分钟不等，这些垃圾合成物就会出现硫化镉的痕迹。科学家将硫化镉置于光效应下，分别用傅里叶变换红外光谱、X-射线光电子能谱、拉曼和原子力显微镜成像系统来监控它们的形成过程和颜色变化，通过这四种测试以确定硫化镉的各种光学和材料性能。
在转化发光二极管的材料过程中，决定其特性的关键点在于确保其材料的尺寸规模。由于量子点是一种纳米级材料，所以必须要保证从食物垃圾转化来的材料能达到直径20纳米甚至更小的点，为此必须进行多项测试，以确保硫化镉的存在，并且确定它们具备什么样的光学特性。相比之下，人的头发直径大约有75000纳米，可见这种技术的难度有多大。
科学家在应用各种测试中，首先要考虑的是硫化镉的规模尺寸，因为这与点的颜色和亮度有着密切的联系。然后研究人员才会测试，以确保获得最好的硫化镉生产原料。例如，溶解在软饮料中的蔗糖和果糖被发现是最有效的硫化镉生产原料。
最后，将硫化镉悬浮在环氧树脂中，加热并且将其固化，形成应用在发光二极管中的关键材料。
环保的可持续替代品
目前最常见的一种量子点来源是硒化镉，这是由两种有毒元素合成的化合物，很不环保。而对新方法而言，由于食品和饮料本身是无毒的，从食品和饮料废物中转化来的硫化镉制造的量子点并不会产生常见的有毒元素，如镉和硒。因此，这不仅能解决有毒废物的需求，还使得它们的加工和处理更加环保。
此外，对于目前的发光二极管生产材料而言，硒化镉不仅会在分解的时候产生有毒物质，而且其价格也比较贵。而根据美国农业部的一份报告显示，在2014年，生产的食物中大约有31%被浪费掉。因此，使用食品和饮料废物作为量子点的原始材料，可以大幅度减少浪费，并且能降低生产成本，从而形成一种环境可持续的方法，构建出一个循环利用的生态系统。
展望未来，科学家表示，希望能继续研究如何使从食品和饮料废物中产生的发光二级光具有更好的稳定性，以保证其长期性能的体现。
