211service.com
Fotoniske krystaller genopfinder wolframpærer
Fotoniske krystaller er nanoskopiske strukturer designet til at kanalisere lys af specifikke bølgelængder, mens de blokerer andre bølgelængder.
Denne evne til at kontrollere og filtrere lys med stor effektivitet gør dem enormt nyttige til applikationer som at øge effektiviteten af fotovoltaiske celler ved at absorbere lys ved bestemte optimale bølgelængder.
I dag siger Sergei Belousov og venner på Kintech Lab i Moskva og en række venner ved GE Global Research Center i staten New York, at de har en anden applikation til fotoniske krystaller. De har fundet ud af, hvordan fotoniske krystaller dramatisk kan forbedre den lysemitterende effektivitet af wolfram i håbet om at genopfinde pæren.
Wolframpærer har mildest talt haft en dårlig presse. Wolfram har et højt smeltepunkt (3695 K) og kan derfor opvarmes, indtil det gløder uden at smelte. Problemet er, at kun 5 procent af det lys, den udsender, er synligt, resten er infrarødt, som simpelthen går til spilde. Med en effektivitet på kun 5 procent er wolframpærer hurtigt faldet i unåde.
Spørgsmålet Belousov og co satte sig for at besvare er, om de kan konstruere nanostrukturen af wolfram for at skabe en fotonisk krystal, der udsender synligt lys, mens de undertrykker emissionen af infrarødt lys.
De undersøgte teoretisk egenskaberne af flere strukturer, såsom nanoskopiske wolfram-tømmerpæle og kugler indlejret i et andet medium. Mens wolfram-træpæle ikke gør nogen forskel, gør wolframkugler kun en brøkdel af en mikrometer i radius netop arbejdet og udsender lys hovedsageligt i det synlige område af spektret.
Belousov og co testede derefter deres idé ved at lave en wolfram fotonisk krystal af det nødvendige design og måle mængden af lys, det udsender ved forskellige frekvenser. De siger, at den nye struktur udsender langt mindre infrarødt lys og har en effektivitet på 15 procent, betydeligt højere end bulkmaterialet.
Det er en væsentlig forbedring, og forbedringer af dette vil helt sikkert være mulige. Men om det vil være nok til at udløse en wolframrevolution i elpærer er åbent for spørgsmålet. Den nuværende generation af kompakte fluorescerende pærer kan matche lysudbyttet af en 100 Watt wolframpære, der bruger mindre end 30 Watt, og LED-lys kan gøre det med mindre end 20 Watt.
Hvis Belousov og co vil sætte wolfram tilbage i pærer, skal de først slå hård modstand.
Ref: arxiv.org/abs/1212.3451 : Brug af metalliske fotoniske krystaller som synlige lyskilder