Işığı dönüştüren yeni malzeme, sensörler ve otonom araçlar için yeni olanaklar yaratıyor. Bu malzemeyle güneş panelleri de küçülebilir.
Yeni bir çalışmada bilim insanları, düşük enerjili ışığı yüksek enerjili ışığa dönüştürebilen kompozit bir malzeme geliştirdi.
Bilindiği üzere ışık enerjisi her yerde bulunuyor. Gece görüş teknolojisi, güneş pilleri, biyomedikal görüntüleme ve sensörler gibi çeşitli uygulamalar için kullanılıyor. Düşük enerjili ışığı yüksek enerjili ışığa dönüştürmek, bu teknolojilerin çoğunda çok önemli.
Mevcut metodolojilerden bazıları, kızılötesi ışığı görünür veya ultraviyole ışığa dönüştüren üst dönüştürme malzemelerinin, düşük enerjili fotonları emen ve onları daha yüksek enerjili fotonlar olarak yeniden yayan kuantum noktalarının, ışığın frekansını ikiye katlayan frekansı ikiye katlayan kristallerin kullanımını içeriyor.
Bilim insanları bu listeye yeni bir teknoloji daha ekledi: Düşük enerjili ışığı yüksek enerjili ışığa dönüştüren yeni bir malzeme sınıfı. Araştırma ekibi, birkaç yıldır bu teknolojiyi geliştirmek için çalışan Austin’deki Texas Üniversitesi’nden, California Riverside Üniversitesi’nden, Colorado Boulder Üniversitesi’nden ve Utah Üniversitesi’nden bilim insanlarını içeriyor.
Organik-inorganik kompozit malzeme
Ekip, inorganik ve organik malzemeler kullanarak bir kompozit malzeme geliştirdi. Ekip, inorganik malzeme için ultra küçük silikon nanopartiküller ve organik malzeme için antrasen kullandı.
Antrasen, petrol ve kömür gibi fosil yakıtlarda benzersiz özelliklere sahip. Floresan görevi görür, yani belirli dalga boylarında ışığı emebilir ve daha uzun dalga boylarında ışığı yeniden yayabilir. Bu da onu bu teknoloji için uygun bir aday yapıyor. Ekip, elektronları organik antrasen ve inorganik silikon nanopartiküller arasında taşımak için elektriksel olarak iletken köprüler geliştirdi. Kompozit, elektronları organik ve inorganik bileşenler arasında verimli bir şekilde taşırken, köprü iki parça arasında güçlü bir kimyasal bağ sağlayarak ve enerji değişim verimliliğini artırarak süreci kolaylaştırdı.
Böylelikle malzeme, ultra küçük silikon nanoparçacıklardan ve OLED TV’lerde kullanılanlarla yakından ilişkili organik moleküllerden oluştu.
Yeni organik-inorganik kompozit malzeme, biyomedikal görüntüleme, kendi kendine giden arabalar için ışık sensörleri, verimli güneş panelleri, daha iyi gece görüş gözlüğü ve ışık tabanlı 3D baskı gibi birçok alanda yeni olanaklar sunuyor.
Austin’deki Texas Üniversitesi’nden araştırmanın ortak yazarı Sean Roberts: “Bu süreç bize malzeme tasarlamak için yepyeni bir yol sunuyor. Bu, son derece farklı iki maddeyi, silikon ve organik molekülleri almamıza ve onları sadece bir karışım oluşturmak için değil. İki bileşenin her birinden tamamen farklı özelliklere sahip tamamen yeni bir hibrit malzeme oluşturmak için yeterince güçlü bir şekilde bağlamamıza olanak tanıyor” dedi.
En önemlisi, düşük enerjili ışığı daha yüksek enerjili ışığa dönüştürme yeteneği. Aksi takdirde geçebilecek yakın kızılötesi ışığı yakalayarak güneş pillerinin verimliliğini artırma potansiyeline sahip. Bu teknolojinin optimize edilmesi, güneş panellerinin boyutunda yüzde 30’luk bir azalmaya yol açabilir.