Фотонні кристали є нанорозмірними структурами, які здатні пропускати світло лише певних довжин хвиль, відбиваючи (або блокуючи) інші. Цей талант укупі з високою ефективністю контролю та фільтрування світла робить їх особливо корисними у таких практично важливих областях, як фотовольтаїка (для забезпечення порапляння на робочий матеріал батареї світла зі строго оптимальною довжиною хвилі).

Сергій Білоусов і його колеги з компанії Kintech Lab (Росія) разом із Глобальним дослідницьким центром корпорації GE (США) заявили, що знають, як ще можна застосувати фотонні кристали на користь людини і навколишнього середовища. Вченим вдалося продемонструвати корисність фотонних кристалів для поліпшення світловипромінювальної ефективності вольфрамової нитки, що цілком можна розцінювати як повторний винахід лампочки розжарювання.

Фотонні наносфери вольфраму (мікрофотографія Kintech Lab).

Лампочки розжарювання все різкіше критикуються «зеленими» за низький ККД, а іноді їх навіть забороняють до використання. У вольфраму висока температура плавлення (3695 К), тобто він може бути безпечно нагрітий до світіння без розплавлення. Основною ж проблемою лампочок розжарювання є їхня легендарно низька ефективність: лише 5% світла випромінюється у видимому діапазоні, тоді як інші 95% губляться у вигляді інфрачервоного потоку. Цей смішний ККД і став приводом для недалекоглядних і різких висловлювань та рішень щодо використання ламп розжарювання.

Основне запитання, відповідь на яке вирішили знайти російські вчені, полягало у тому, чи можна створити наноструктури вольфраму, які випромінювали б видиме світло і блокували емісію ІЧ-променів. Для цього були проведені теоретичні розрахунки властивостей деяких структур, таких як нанопроводи і наносфери, включені в інше середовище. І хоча навіть нанопроводи вольфраму показують деяке поліпшення характеристик, остаточний вибір припав на вольфрамові наносфери, що випромінюють світло майже виключно у видимому спектрі.

Наступним логічним кроком стало створення реально працюючих фотонних кристалів вибраного на попередньому етапі дизайну. За словами вчених, нова структура випромінює значно менше ІЧ-світла і показує ефективність на рівні 15%, що у три рази краще, ніж у простої вольфрамової нитки.

Звіт про дослідження представлений у журналі Physical Review B.

Джерело: InfoNova.org,ua

За матеріалами: science.compulenta.ru