Zdroj: Pixabay

Zdokonalili konverzi fotonů na vyšší energii

Sluneční světlo obsahuje vysokoenergetické ultrafialové fotony s vlnovou délkou kratší než 400 nm, které lze využít například k fotopolymeraci za vzniku pryskyřic a aktivaci fotokatalyzátorů chemických reakcí (výroba „zeleného“ vodíku, umělá fotosyntéza a další procesy výroby organických látek paliv apod.). Ultrafialové záření také funguje jako dezinfekce. Z dopadajícího slunečního záření ovšem spadá do této části spektra jen poměrně malý podíl (z druhé strany pro nás naštěstí). Proto se již nějakou dobu vyvíjejí systémy pro konverzi fotonů s delšími vlnovými délkami na záření obsahující vyšší energii (up-conversion).
Jako proces se k tomu využívá mj. tzv. triplet-tripletová anihilace (anihilace tripletů). Nemá to nic společného s anihilací hmoty a antihmoty. Jde o systém více molekul, kdy jeden typ přijme nízkoenergetický foton, přenese ho na druhou molekulu, pak se dvě tyto molekuly spojí a vyzáří foton jediný, ovšem o vyšší energii – součtu energií fotonů předchozích (a podobné scénáře).
Dosud používané materiály/systémy pro tyto konverze byly ale nepříliš výkonné a navíc vyžadovaly speciální podmínky; šlo např. o organická rozpouštědla, která bylo potřeba odkysličit a uchovávat ve vzduchotěsné nádobě, navíc při běžné intenzitě slunečního světla byly málo účinné, a jejich praktické využití bylo proto omezené.
Yoichi Murakami a Riku Enomoto z Tokyo Tech nyní ale vytvořili pevný film, který dokáže provádět fotonovou konverzi z viditelného do UV záření pro slabé dopadající světlo a zároveň zůstává stabilní i na vzduchu.
„Náš vynález umožní praktické využití viditelné části světla o nízké intenzitě, jako je sluneční světlo a LED světlo v místnostech, pro aplikace, které se efektivně provádějí s UV světlem. Stabilita filmu – prokazatelně minimálně více než 100 hodin, a to i v přítomnosti vzduchu – je nejvyšší, jaká kdy byla zaznamenána u materiálu pro fotonovou konverzi na bázi anihilace tripletů,“ uvádí Y. Murakami. Kromě této rekordní fotostability měly připravené filmy také velmi nízký excitační práh (pouze třetina běžné intenzity slunečního záření) a vysoký podíl konverze fotonů na kratší vlnové délky.
Pro přípravu nového materiálu vědci roztavili dohromady senzitizér (molekulu, která dokáže absorbovat fotony o delší vlnové délce) s mnohem větším množstvím anihilátoru (organické molekuly, které přijímají energii excitovanou molekul senzitizéru a poté způsobují vlastní proces). Tato dvousložková tavenina byla následně ochlazena na povrchu s řízeným teplotním gradientem a vytvořila tenkou vrstvu konverzního materiálu, který převáděl viditelné světlo na ultrafialové. Nová technika – tuhnutí s teplotním gradientem – má být vysoce kontrolovatelná a reprodukovatelná, kompatibilní s reálnými průmyslovými procesy.
Nakonec vědci materiál vyzkoušeli: simulované sluneční světlo (o stejné intenzitě, složené ovšem pouze z viditelné části spektra) dokázalo pro konverzi vytvrdit pryskyřici v procesu vyžadujícím ultrafialové záření.

Riku Enomoto et al, Solvent-free temperature gradient melt formation of efficient visible-to-UV photon upconversion organic films with subsolar threshold and over 100 h photostability in air, Journal of Materials Chemistry C (2022). DOI: 10.1039/D2TC04578H
Zdroj: Tokyo Institute of Technology / Phys.org

Týden na ITBiz: Vysokoteplotní supravodivá dioda

Apple bude brzy vyrábět čipy M4. Legislativní rada vlády vrátila NÚKIB zákon o kybernetické bezpečnosti. …

One comment

  1. Čekal bych, že laboratoř, která dokáže vyvíjet takové materiály, bude vybavena pro změření výsledných parametrů a ne že jen zkusí, jestli to zpolymerizuje trochu lepidla.

    Protože až teprve po tom měření se dá říct, jak si to stojí třeba v porovnání s UV-A LEDkou napájenou ze solárního panýlku. Tahle kombinace má, v případě běžné LEDky koupené třeba v TME a panýlku z Aliexpressu, účinnost kolem 5 % a to navíc ve velkém rozsahu intenzity osvětlení. Při použití poněkud laboratornějších solárních panýlků a LEDek, vyjde účinnost klidně třeba 15 %. A samozřejmě to má ještě velkou výhodu, že výsledné UV není rozptýlené, ale vychází ze zdroje malých rozměrů.

    Kdyby ale ta up-konverze měla rozumnou účinnost a energetický limit v oblasti UV-C, nebo dále, bylo by nakonec zajímavé na tom postavit UV-C LEDku, kde by byl modře svítící čip a konverzní vrstva. Vlastně takovej opak bílé LEDky, kde se modré světlo konvertí na nižší energie. Konvenční UV-C LEDky jsou totiž drahé a mají mizernou účinnost.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close