Lacnejšie a efektívnejšie osvetlenie
Nový „fosfor“ sľubuje nižšiu cenu a vyššiu efektivitu osvetlenia. Výskumníci z KU Leuven (Belgicko), Univerzity v Štrasburgu a CNRS objavili nový spôsob, ako žiarivkové a LED osvetlenie posunúť o level vyššie. Tím použil vysoko luminiscenčné zhluky atómov striebra a poróznu sústavu minerálov známu ako zeolity.
Zhluky striebra (tzv. klastre) sa skladajú z niekoľkých atómov striebra a majú pozoruhodné optické vlastnosti. Avšak ich súčasné aplikácie sú obmedzené. Klastre majú totiž tendenciu zhlukovať sa do väčších častíc, čím sa tieto zaujímavé vlastnosti strácajú. Profesor Hofkens a jeho tím však našli spôsob, ako udržať strieborné zhluky od seba – umiestnili ich do poróznej štruktúry zeolitov. Výsledok: stabilné strieborné klastre, ktoré si dokážu udržať svoje jedinečné optické vlastnosti.
Čo je zeolit?
Zeolity sú minerály, ktoré sa nachádzajú v prírode, môžu však byť vyrobené aj synteticky. Slovensko je 6. najväčším producentom prírodného zeolitu (získava sa ťažbou v lomoch). Tieto minerály majú veľmi stabilnú mikropórovitú štruktúru, v ktorej sa nachádzajú rôzne dutinky či kanáliky konštantných rozmerov. Prírodný zeolit je vulkanického pôvodu, je skvelý absorbent – absorbuje len tie látky, ktoré môžu pórmi preniknúť do vnútra kryštalickej štruktúry.
Zeolit dokáže absorbovať ťažké kovy, toxíny, rádionuklidy – a to z vonkajšieho prostredia i z ľudského tela. Uplatnenie si našiel v domácnostiach, v poľnohospodárstve, stavebníctve, priemysle či pri ochrane životného prostredia.
Bežne sa zeolity využívajú napríklad:
- na filtráciu vody (jazierok, akvárií, odpadových vôd)
- na detoxikáciu organizmu (ako doplnok stravy u ľudí aj u zvierat)
- pri pestovaní ovocia a zeleniny (pestovateľská metóda sa nazýva „zeopónia“)
- ako absorbent pachov
- ako zložka bezfosfátových pracích práškov
- na zastavenie krvácania z rany
Striebro v zeolite
Profesor Maarten Roeffaers z Centra chémie povrchov a katalýzy vysvetľuje: „Zeolity obsahujú sodné alebo draselné ióny. Použili sme iónovú výmenu a tieto ióny sme nahradili za ióny striebra. Na to, aby sme získali také klastre, aké sme chceli, bolo nutné zahriať zeolity spoločne s iónmi striebra.“
V spolupráci s Laboratóriom fyziky pevných látok a magnetizmu, ktoré vedie profesor Peter Lievens, vedci preskúmali vlastnosti týchto tepelne opracovaných „strieborných zeolitov“. Zistili, že štrukturálne, elektronické a optické vlastnosti zeolitu veľmi výrazne ovplyvňovali práve strieborné klastre. Taktiež sa zistilo, že na dosiahnutie správnych fluorescenčných vlastností je potrebné, aby mali strieborné klastre presný tvar.
Pyramída svieti najlepšie
Profesor Johan Hofkens vysvetľuje: „Klastre strieborných atómov môžu tvoriť rôzne tvary, vrátane línie či pyramídy. Tvar pyramídy je presne to, čo potrebujeme na dosiahnutie najlepších fluorescenčných vlastností. Tým, že ióny striebra v zeolite zahrievame, nútime ich, aby získali práve tento tvar. Iónom chyteným „v pasci“ dutiniek a kanálikov zeolitu neostáva nič iné, iba sa usporiadať do tvaru pyramídy zloženej zo 4 atómov striebra. Práve takýto rozmer a usporiadanie umožňuje zhlukom striebra vyžarovať najviac svetla, s účinnosťou takmer 100 %.“
Tieto zistenia majú veľký potenciál pre rozvoj novej generácie žiarivkového a LED osvetlenia a v oblasti biologického zobrazovania. Veľkým benefitom nového „fosforu“ nie je len vysoká svietivosť, ale aj nízke náklady na jeho výrobu.
Zdroj:
https://www.led-professional.com/technology/light-generation/new-phosphor-promises-cheaper-and-more-efficient-next-generation-led-lighting