Teadlased leiutasid pikalt infrapuna lähedast valgust kiirgava materjali

Materjalid, mis kiirgavad pärast valgustamist nähtavat valgust, on tavalised, ning neid võib leida kõikjal alates hädasignaalidest kuni pimedas helendavate kleepsudeni. Senini pole aga teadlastel õnnestunud valmistada materjale, mis kiirgaksid infrapuna lähedasi lainepikkusi – spektri osa, mida saab näha vaid spetsiaalsete pimedas nägemist võimaldavate prillidega.

Äsja teadusajakirjas Nature Materials avaldatud artiklis kirjeldavad aga Georgia Ülikooli teadlased uut materjali, mis kiirgab kauakestvalt infrapuna lähedast valgust pärast kõigest ühte minutit valgusega valgustamist. Materjali välja töötanud teadlaste sõnul võib see materjal tuua revolutsiooni nii meditsiinidiagnostikasse, sõjatööstusesse kui ka õiguskaitsebüroodesse, olleks ,,salajaseks” valgusallikaks, ning olla ka aluseks uutele üliefektiivsetele päikesepaneelidele, kirjutab Physorg.com.

,,Viies selle materjali hoonest välja, annab selle 1 minutiline valgustamine 360 tundi kestva infrapuna lähedase kiirguse,” sõnas üks artikli peaautoreid Zhengwei Pan. ,,Seda saab fluorestseeriva valguse abil aktiveerida ka sisetingimustes, ning sel on mitmeid võimalikke rakendusi.”

Uudset materjali saab toota nanoosakestena, mis kinnituksid vähirakkudele, tänu millele arstid saaksid nende asukohta jälgida. Sõjatööstuse ja õiguskaitse jaoks saaks sellest materjalist valmistada väikeseid keraamilisi kettakesi, mis oleksid vastavaid prille kandvatele isikutele valgusallikaks. Materjali saab muuta ka pulbriks ning segada värviga, mille helendus on nähtav vaid valitutele.

Materjali põhielemendiks on kolmevalentne kroomi ioon – infrapuna lähedase kiirguse hästituntud tekitaja. Valguse kätte asetades liiguvad selle põhiolekus olevad elektronid kiiresti kõrgematele energiatasemetele. Oma põhiolekusse naastes vabaneb nende energia infrapuna lähedase kiirgusena. See kiirgusaeg on tavaliselt lühike – vaid mõni millisekund. Pan’i materjali uudsus seisneb selles, et selle keemiline struktuur sisaldab ,,lõksude” labürinti, kuhu vabanenud energia lõksustub ning pikemaks ajaks salvestub. Kui salvestatud energia toatemperatuuril tagasi kroomi ioonidesse vabastatakse, kiirgab materjal pidevalt kuni kahe nädala jooksul infrapuna lähedast valgust.

Teadlased loodavad pärast kolm aastat kestnud uurimust leida veelgi paremaid lahendusi, et kiirgusaega pikendada. Praegust koostist on katsetatud terve aasta – päikselise, pilvise ja vihmase ilmaga ning nii õues kui ka toas. See asetati puhtasse vette, merevette ning ka söövitavasse valgendilahustisse – pärast kolme kuud ei olnud selle tööomadustes mingeid muutusi.

Lisaks biomeditsiinilistele rakendustele kavatsevad uurijad kasutada uut materjali ka päikeseenergia kogumiseks, salvestamiseks ja muundamiseks. ,,Sellel materjalil on ebatavaline omadus püüda ja salvestada energiat,” ütles Pan. ,,See teeb sellest efektiivsemate fotoelementide valmistamiseks hea kandidaadi.”

Allikas

Teadusartikkel: “Sunlight-activated long-persistent luminescence in the near-infrared from Cr³⁺-doped zinc gallogermanates“