Nanomateriale gør laserlys mere anvendeligt

Lys absorberes forskelligt, alt efter hvilket materiale den skinner på. Et internationalt forskerhold med materialeforskere fra Kiel Universitet har skabt et komplekst hybridmateriale med evnen til at absorbere lys med en unik bred vifte af bølgelængder. Derudover spreder den lys, hvilket gør den virkelig interessant til industrielle anvendelser. Det kan betyde et vigtigt skridt i optoelektroniske teknologier hen imod laserlys som en efterfølger til LED'er. Resultaterne offentliggjort i Naturvidenskabelige rapporter repræsentere resultatet af et bredt internationalt samarbejde, inklusive videnskabsmænd fra Tyskland, Moldova, Danmark og Australien.

"Som materialeforskere er vi altid efterspurgte efter at udvikle nanomaterialer, der kan absorbere en bred vifte af lys, " forklarer Dr. Yogendra Mishra. Han leder en uafhængig undergruppe af arbejdsgruppen for funktionelle materialer af professor Rainer Adelung, Institut for Materialevidenskab ved Kiel Universitet. Denne gruppe har ekspertise i at lave tetrapoder, firearmede zinkoxidstrukturer. "Vi har nu lavet tetrapoder på en ny måde og skabt et hybridmateriale af kulstof og uorganisk materiale. Det demonstrerer evnen til at absorbere en bred vifte af bølgelængder fra ultraviolet til infrarød - og det spreder også lys, " Mishra forklarer. "Den komplekse 3-D-tetrapod-arkitektur af vores materiale spreder lys i alle retninger."

Denne spredningseffekt af hybridmaterialet er et presserende behov for at bruge laserbaseret belysning i optoelektroniske teknologier som i bilindustrien. "Produkter af moderne lysteknologi skal være så lyse som muligt uden at producere en masse ubrugelig varme. Det er tilfældet med en normal pære, som nærmest er blevet museumsgenstande. LED'erne i dag er bedre, men kraftfulde laserbaserede lys ville være mest effektive, " siger materialeforsker Mishra. Grunden til, at laserbaseret belysning endnu ikke er blevet realiseret til en bred anvendelse i industrien, er netop dens kraft, som kan beskadige øjnene.

Derfor, det internationale forskerhold forsøgte at udvikle hybridmaterialeelementer, som kan forringe lysstyrken af ​​laserlys og samtidig bevare dets høje effekt. Det er effekten af ​​den komplekse 3-D-tetrapod-arkitektur af det nye hybridmateriale, udviklet i et tæt samarbejde. På Hamburg University of Technology (TUHH) blev zinkoxid-tetrapoder fra Kiel omdannet til aerografit-tetrapoder af kulstof. Et hold fra Moldovas tekniske universitet brugte sin specielle forstøvningsmaskine til at sætte en enorm mængde mindre zinkoxidnanokrystaller – også i form af tetrapoder – på overfladen. Resultatet er et hybridmateriale med en fascinerende rumlig arkitektur bestående af Aerographite mikrotetrapoder dekoreret med zinkoxid nanotetrapoder. Kolleger fra Københavns Universitet og University of Sydney undersøgte forskellige egenskaber ved det nyudviklede nanomateriale.

"De zinkoxid-aerografit-hybridarkitekturerede materialer er teknologisk meget vigtige, og vores mål var at udvikle omkostningseffektive tilgange til deres fremstilling samt at opnå en ordentlig forståelse af deres unikke egenskaber, " siger professor Ion Tiginyanu, Direktør for det nationale center for materialeundersøgelser og -prøvning ved Moldovas tekniske universitet. Anvendes som spredeelement, forskerholdet er overbevist om, at materialet er en meget lovende kandidat til optoelektroniske teknologier, især da den teknologiske proces bag den er enkel og økonomisk.