Frederico Capasso juhitud Ameerika Harvardi Ülikooli töörühm avastas, et safiiralusele kasvatatud vanaadiumdioksiid (VO2) kiirgab alates kindlast üleminekutemperatuurist oodatust vähem soojuskiirgust.
Infrapunakaamera pildid 1 cm läbimõõduga VO2 kilest. 74 - 80 kraadi C juures on hoolimata temperatuuri kasvust näha kiirguse intensiivsuse vähenemist.
Vanaadiumdioksiid on termokroomiline materjal, mille optilised omadused sõltuvad temperatuurist. Termokroomi kasutamise argisem näide on vastavalt naha temperatuurile värvi muutev nn. tujusõrmus. Erinevalt enamikest keraamikutest on VO2 toatemperatuuril elektrijuht. Ainulaadse temperatuurisiirdega materjali on teatud kümneid aastaid, ent selle kasutamist on piiranud materjali kristallstruktuuri lagunemine termopingete tõttu.
Capasso juhitud töörühm, kelle hulgas ka tudeng Mikhail Kats ning dotsent Shriram Ramanathan, kasvatas safiiralusele 150 nm (150×10-9 m) paksuse vanaadiumdioksiidi kile. Kile kiirgusspektrit uuriti temperatuurivahemikus 40-100 0C Fourier-infrapunaspektroskoopiaga. Kontrolliks sooritati samad mõõtmised nõega kaetud safiiralusel.
Vahemikus 40 – 74 0C käitus vanaadiumdioksiid nagu enamik materjale, kiirates temperatuuri kasvades üha intensiivsemalt, nagu Stefan-boltzmanni seadus ennustab (loe siit). Kõrgematel temperatuuridel soojuskiirguse intensiivsus aga vähenes. 80 0C temperatuuril kiirgas kile võrdselt 60 0C kiirgusintensiivsusega, 85 0C juures veelgi vähem. Soojuskiirguse kasv saavutas negatiivse tõusu. Efekt oli katsetes pööratav ning korratav.
Harvardi teadlased näevad oma pinnakattele mitmeid rakendusi. Nende hulgas sõjaväeveokite soojusmaskeerimist. Lisaks võiksid insenerid ehitada infrapunatahvleid, millele kirjutatud sõnumeid suudaks lugeda vaid infrapunakaameraga varustatud vaatleja. Enne sõnumi vaatlemist oleks vajalik kas tahvli soojendamine või jahutamine. Sõnumeid kirjutataks üleminekutemperatuuril.
Töörühma kirjutatud artikkel on eelloetav Physical Review Letters veebiserveris.
Allikas: Optics & Photonics News
Leave a Reply