Покращена склокераміка допоможе прискорити ріст рослин - вчені
Багато хто бачив у вікнах будинків яскраве рожеве світіння - це спеціальні лампи, які використовують власники кімнатних рослин для того, щоб їх квіти не відчували нестачі у світлі. Схожими лампами користуються і фермери, встановлюючи їх в теплицях. Однак фахівці в області світлофізіології стверджують, що такі лампи не дають всього необхідного рослинам світла.
Вчені ІТМО спільно з колегами з Томського політехнічного університету запропонували створювати світильники з використанням склокераміки з додаванням хрому — при світлі таких ламп на листя буде потрапляти не тільки червоний, але й інфрачервоне світло, що плідно позначиться на зростанні.
Все частіше овочі, фрукти, ягоди й квіти вирощуються не у відкритому ґрунті, а в теплицях, більше нагадують заводські ангари. Тут рослинам не страшні ні град, ні посуха, ні заморозки. Однак фермерам, які використовують такі теплиці, необхідно максимально компенсувати відсутність природного сонячного освітлення. Високотехнологічні сільгосп виробництва використовують для цієї мети світлодіоди. При цьому для освітлення використовується рожеве світло, який виходить в результаті одночасного використання синього і червоного світлодіодів.
"Вчені з'ясували, що таке світло не оптимальне, — розповідає асистент факультету Фотоніки та оптоінформатики університету ІТМО Анастасія Бабкіна, — річ у тому, що червоний діод світить в області близько 650 нанометрів — при цьому спектр у нього вузький, майже як у лазера. Рослини краще поглинають Червоне й інфрачервоне світло не на довжині хвилі в 650 нанометрів, а на трохи більшій, яка вже погано видима людиною. Виходить, що ми світимо на рослини зручним для людини світлом, але не оптимальним для самих рослин».
Таким чином, необхідно знайти матеріал, який можна було б використовувати у світлодіодних лампах так, щоб вони світили в більш широкому спектрі, включаючи ІЧ-діапазон. Це завдання взялася вирішити група вчених, до якої увійшли фахівці університету ІТМО і Томського державного політехнічного університету. У класичних червоних світлодіодах використовуються матеріали на основі сполук з марганцем і європієм. Саме мікроскопічні кристалики цього хімічного елемента і змушують діод випромінювати на довжині хвилі близько 650 нанометрів, роблячи колір червоним, а в з'єднанні з синім діодом — рожевим.
«Ми вирішили взяти не інший кристал, а склокераміку, — розповідає Бабкіна, керівник наукової групи, — це проміжний матеріал між склом і кристалом. У чому різниця-кристали ми спеціальним чином ростимо, скло ж ми синтезуємо методом варіння, причому його можна виробляти багато і швидко і надавати йому абсолютно будь-яку форму. Мінус скла в тому, що воно крихке. Тому ми беремо скло і починаємо повільно його кристалізувати, щоб воно не втратило прозорість. В результаті ми отримуємо скло з розташованими всередині нього мікроскопічними кристаликами, невидимими оку. При цьому міцність матеріалу збільшується, а люмінесцентні властивості поліпшуються. Такий матеріал і називається склокерамікою".
На стадії виробництва в склокераміку додається хром — він надає матеріалу рожевий відтінок, який дозволяє випромінювати як червоний, так і інфрачервоне світло одночасно. Отриманий матеріал можна потенційно використовувати двома різними способами. Перший-його можна перемолоти таким чином, що вийдуть фрагменти розміром з мікрокристали. Вони стануть в нагоді при виробництві нового виду світлодіодів. Це відкриває нові перспективи, але впровадження такої технології вимагає великих грошей і часу. Однак є й альтернатива-зробити з отриманого скла плафони.
«Ми можемо взяти зелені й сині світлодіоди й просто використовувати в якості фільтрів нашу склокераміку, щоб отримати випромінювання в широкому спектрі, включаючи ІЧ-область», — підсумовує Бабкіна.
Також читайте: