Превратить тепло в свет

Немецкие ученые открыли необычное вещество, которое способно поглощать инфракрасное излучение и тепло и превращать его в обычный белый свет, идентичный по спектру и другим характеристикам галогеновым лампам, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

За последние 10-15 лет ученые создали несколько необычных веществ, фотонных кристаллов, плазмонных резонаторов и прочих структур, превращающих волны одного вида электромагнитного излучения в другой его тип.

К примеру, в 2012 году физики из США создали прибор, превращающий свет в микроволновое излучение, а в 2014 году другая группа ученых разработала прототип «инфракрасных» световых линз, экспериментируя с кусочками графена.

Стефани Денен (Stefanie Dehnen) из Марбургского университета (Германия) и ее коллеги добавили к их числу вещество, способное превращать тепловое излучение в обычный свет, изучая различные молекулы, обладающие нелинейными оптическими свойствами. Подобные вещества, как объясняют ученые, могут менять длину волны и другие свойства излучения благодаря тому, как их электроны взаимодействуют друг с другом и с фотонами видимого света, инфракрасного излучения, рентгена и других видов электромагнитных волн.

Необычное соединение открытое Денен и ее коллегами, представляет собой «пирамиду» из атомов олова, окруженную «решеткой» из атомов серы. Эта структура нестабильна по своей природе, поэтому ученым пришлось окружить ее «лесом» из органических молекул, соединенных хвостами с «пирамидой» из серы и олова.

Каждый компонент играет свою роль в генерации света –  электроны в «хвостах» органики поглощают энергию ИК-излучения, а олово и сера излучают ее в виде волн видимого света.

В нормальном состоянии это вещество представляет собой белый порошок, который остается стабильным и химически нейтральным до очень высоких температур, превышающих 300 градусов Цельсия. Его можно растворить в органическом стекле и получить  окна, которые будут светить ярким белым светом при облучении инфракрасным лазером.

Подобный «порошок», по словам физиков, фактически идентичен по характеристикам своего излучения обычным галогенным лампам с «теплым» светом, однако у него есть два преимущества – его молекулы вырабатывают более направленный поток света, похожий на луч лазера. Также они в разы эффективнее обычных ламп с точки зрения энергопотребления. Кроме того, у данного вещества более естественный и приятный глазу спектр, чем у светодиодов.

Открытие, как считают ученые, поможет человечеству заметно удешевить производство источников освещения. Теперь промышленники смогут заменить дорогие белые светодиоды на относительно дешевые инфракрасные лазеры, покрытые тонким слоем подобного порошка.