Американские ученые изобрели материал, способный излучать свет ближнего инфракрасного диапазона
 Новый материал, который способен после минутного пребывания под лучами солнца излучать свет ближнего ИК-диапазона в течение длительного времени. |
|
||||||||
В докладе, опубликованном в недавнем номере журнала Nature Materials, ученые из Университета штата Джорджия подробно описывают свойства материала, который способен после минутного пребывания на солнечном свете излучать свет ближнего ИК-диапазона в течение 360 часов. Его также можно активировать за счет комнатного флуоресцентного света. Изобретатели предполагают, что благодаря этому изобретению кардинально изменится методика медицинской диагностики, организации перейдут на солнечные батареи, а военные и правоохранительные органы получат «секретный» источник освещения.
Например, врачи могут встроить материал в наночастицы, прилипающие к раковым клеткам, и таким образом визуализировать расположение микроскопических метастазов, которые сложно определить при обычной диагностике. Для использования в военных и правоохранительных целях материал можно вмонтировать в керамиковые диски, которые будут служить источником освещения. Также материал можно стереть в порошок и смешать с краской, которую будет видно только ограниченному кругу лиц.
Отправной точкой этого материала служат ионы тривалентного хрома, хорошо известного излучателя света ближнего ИК-диапазона. Попадая на свет, электроны из состояния покоя начинают быстро переходить на более высокий энергетический уровень. Как только электроны возвращаются в состояние покоя, высвобождается энергия в виде света ближнего ИК-диапазона. Период излучения света обычно непродолжительный, в пределах нескольких миллисекунд. Однако уникальность этого материала, в котором цинковые и галлогерманатные матрицы выступают носителями ионов тривалентного хрома, заключается в том, что его химическая структура создает лабиринт «ловушек», которые захватывают энергию возбуждения и хранят ее на протяжении долгого периода. Когда хранимая энергия термально высвобождается обратно в ионы хрома при комнатной температуре, соединение начинает непрерывно излучать свет ближнего ИК-диапазона в течение двух недель.
На усовершенствование свойств материала ученые потратили три года. Первые образчики излучали свет всего в течение нескольких минут. После неоднократной модификации химического состава и создания подходящих условий (правильная температура спекания и временной фактор) они смогли увеличить фосфоресцентность материала до нескольких недель.
На данном этапе ученые считают, что пока не нашли самое лучшее соединение и будут продолжать подбирать параметры, чтобы найти идеальное вещество. Чтобы проверить эксплуатационную гибкость материала в разных условиях – в помещении, на улице, в солнечные дни, облачные и дождливые – исследователи потратили на тестирование дополнительный год. Они помещали материал в пресную воду, соленую и даже в коррозивные отбеливающие растворы на три месяца и не обнаружили снижения производительности. Кроме исследования биомедицинских свойств материала группа ведущего ученого Женгвэя Пэна будет с помощью материала собирать, хранить и преобразовывать солнечную энергию. Этот материал имеет удивительную способность поглощать и хранить энергию, что сыграет ключевую роль в создании более эффективных солнечных батарей.
Также по теме:
- Резонанс Фано поможет дать характеристику белкам
- Дистанционное обнаружение взрывчатых веществ спрятанных под одежду
Источники: