Kryształy fotoniczne odkrywają na nowo żarówki wolframowe

Kryształy fotoniczne to nanoskopowe struktury zaprojektowane do kierowania światła o określonych długościach fal, jednocześnie blokując inne długości fal.

Ta zdolność do kontrolowania i filtrowania światła z dużą wydajnością sprawia, że ​​są one niezwykle przydatne w zastosowaniach takich jak zwiększanie wydajności ogniw fotowoltaicznych poprzez pochłanianie światła o określonych optymalnych długościach fal.

Dzisiaj Siergiej Biełousow i jego koledzy z Kintech Lab w Moskwie oraz wielu przyjaciół z Globalnego Centrum Badawczego GE w stanie Nowy Jork mówią, że mają inne zastosowanie dla kryształów fotonicznych. W nadziei na ponowne wynalezienie żarówki odkryli, w jaki sposób kryształy fotoniczne mogą radykalnie poprawić wydajność emitowania światła przez wolfram.

Żarówki wolframowe mają co najmniej złą prasę. Wolfram ma wysoką temperaturę topnienia (3695 K), dzięki czemu można go podgrzewać, aż zacznie się świecić bez topienia. Problem polega na tym, że tylko 5 procent emitowanego przez nią światła jest widoczne, reszta to podczerwień, która po prostu się marnuje. Żarówki wolframowe ze skutecznością wynoszącą zaledwie 5% szybko wypadły z łask.

Pytanie, na które Belousov i współpracownicy postanowili odpowiedzieć, brzmi, czy mogą zaprojektować nanostrukturę wolframu, aby stworzyć kryształ fotoniczny, który emituje światło widzialne, jednocześnie tłumiąc emisję światła podczerwonego.

Teoretycznie zbadali właściwości kilku struktur, takich jak nanoskopowe stosy kłód wolframowych i kule osadzone w innym medium. Podczas gdy stosy kłód wolframowych nie robią dużej różnicy, kule wolframowe o promieniu zaledwie ułamka mikrometra wykonują swoje zadanie, emitując światło głównie w widzialnym obszarze widma.

Belousov i spółka przetestowali następnie swój pomysł, wykonując wolframowy kryształ fotoniczny o wymaganej konstrukcji i mierząc ilość emitowanego przez niego światła o różnych częstotliwościach. Mówią, że nowa struktura emituje znacznie mniej światła podczerwonego i ma wydajność 15 procent, znacznie wyższą niż materiał sypki.

To znacząca poprawa i na pewno będzie to możliwe. Ale czy to wystarczy, aby wywołać rewolucję wolframową w żarówkach, pozostaje kwestią otwartą. Obecna generacja kompaktowych żarówek fluorescencyjnych może osiągnąć moc świetlną 100-watowej żarówki wolframowej przy mniej niż 30 watach, a lampy LED mogą to zrobić przy mniej niż 20 watach.

Jeśli Belousov i spółka chcą ponownie umieścić wolfram w żarówkach, najpierw będą musieli pokonać twardą opozycję.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1212.3451 : Wykorzystanie metalicznych kryształów fotonicznych jako widocznych źródeł światła

ukryć