Kunstigt fast tågemateriale skaber behageligt laserlys

Med en porøsitet på 99,99 %, den består praktisk talt kun af luft, gør det til et af de letteste materialer i verden:Aerobornitrid er navnet på materialet udviklet af et internationalt forskerhold ledet af Kiel Universitet. Forskerne antager, at de dermed har skabt et centralt grundlag for at bringe laserlys ind i et bredt anvendelsesområde. Baseret på en bor-nitrogen-forbindelse, de udviklede en særlig tredimensionel nanostruktur, der spreder lys meget kraftigt og næsten ikke absorberer det. bestrålet med laser, materialet udsender ensartet belysning, hvilken, afhængigt af typen af ​​laser, er meget mere effektiv og kraftfuld end LED-lys. Dermed, lygter til billygter, projektorer eller rumbelysning med laserlys kan blive mindre og lysere i fremtiden. Forskerholdet præsenterer deres resultater i det aktuelle nummer af det anerkendte tidsskrift Naturkommunikation , som blev offentliggjort i dag.

Mere lys på det mindste rum

I forskning og industri, laserlys har længe været betragtet som den "næste generation" af lyskilder, der endda kunne overstige effektiviteten af ​​LED'er (lysemitterende diode). "For meget lyst eller meget lys, du har brug for et stort antal lysdioder og dermed plads. Men den samme mængde lys kunne også opnås med en enkelt laserdiode, der er en tusindedel mindre, " Dr. Fabian Schütt understreger potentialet. Materialeforskeren fra arbejdsgruppen "Functional Nanomaterials" ved Kiel Universitet er førsteforfatter til undersøgelsen, som involverer andre forskere fra Tyskland, England, Italien, Danmark og Sydkorea.

Kraftige små lyskilder tillader mange anvendelser. De første testapplikationer, såsom i billygter, er allerede tilgængelige, men laserlamper er endnu ikke blevet bredt accepteret. På den ene side, dette skyldes den intense, rettet lys fra laserdioderne. På den anden side, lyset består kun af én bølgelængde, så det er monokromatisk. Dette fører til en ubehagelig flimren, når en laserstråle rammer en overflade og reflekteres der.

Porøs struktur spreder lyset ekstremt kraftigt

"Tidligere udviklinger inden for laserlys fungerer normalt med fosfor. de producerer et relativt koldt lys, er ikke stabile på lang sigt og er ikke særlig effektive, " siger professor Rainer Adelung, leder af arbejdsgruppen. Forskerholdet i Kiel tager en anden tilgang:De udviklede en meget spredt nanostruktur af sekskantet bornitrid, også kendt som "hvid grafen, " som næsten ikke absorberer lys. Strukturen består af et filigrannetværk af utallige fine hule mikrorør. Når en laserstråle rammer disse, det er ekstremt spredt inde i netværksstrukturen, skabe en homogen lyskilde. "Vores materiale fungerer mere eller mindre som en kunstig tåge, der producerer en uniform, behageligt lysudbytte, " forklarer Schütt. Den stærke spredning er også medvirkende til, at den forstyrrende flimren ikke længere er synlig for det menneskelige øje.

Nanostrukturen sikrer ikke kun, at materialet modstår det intense laserlys, men kan også sprede forskellige bølgelængder. Rød, grønt og blåt laserlys kan blandes for at skabe specifikke farveeffekter ud over normal hvid – f.eks. til brug i innovativ rumbelysning. Her, ekstremt lette laserdioder kan føre til helt nye designkoncepter i fremtiden. "Imidlertid, for at kunne konkurrere med LED'er i fremtiden, effektiviteten af ​​laserdioder skal også forbedres, " siger Schütt. Forskerholdet leder nu efter industrielle partnere til at tage skridtet fra laboratoriet til anvendelsen.

Bred vifte af applikationer til aeromaterialer

Imens kan forskerne fra Kiel bruge deres metode til at udvikle meget porøse nanostrukturer til forskellige materialer, foruden bornitrid også grafen eller grafit. På denne måde mere og mere nyt, lette materialer, såkaldte "luftfartsmaterialer, "er oprettet, som tillader særligt innovative applikationer. For eksempel, forskerne forsker i øjeblikket i samarbejde med virksomheder og andre universiteter for at udvikle selvrensende luftfiltre til fly.