Mokslo ir technologijų pasaulis

Neabejotinai kils klausimas - kas bendro tarp kūdikių pudros ir baltos šviesos? Kad ir kaip bebūtų keista, Duke Universiteto ir JAV karinių pajėgų mokslininkai atrado, kad pigi netoksiška pudra kūdikiams bei apsaugai nuo saulės įdegio, ją pakaitinus, sukuria ryškiai baltą šviesą.

Duke Universiteto fizikos profesorius Henry Everitt'as, chemijos profesorė Jie Liu ir jų auklėtinis John'as Foreman'as aptiko, kad pridėjus sieros į  smulkią cinko oksido pudrą ir pakaitinus maždaug 1000 laipsnių pagal Celsijaus skalę temperatūroje, nematomo diapazono ultravioletinės bangos konvertuojamos į ypač ryškią ir natūralią žmogaus akiai baltą šviesą. Šiuo metu tyrinėtojai analizuoja chemines ir fizikines įvairiomis proporcijomis sumaišytų komponentų mišinio savybes - tikimasi atrasti tokį derinį, kuris optimaliai tiktų šviesai generuoti. Everitt'as ir Liu jau padavė paraišką užpatentuoti šį išradimą. "Mūsų tikslas būtų padėti sukurti geresnėmis charakteristikomis pasižyminčius kietakūnius [angl. solid state]  šviesos šaltinius nei dabartiniu metu naudojamos fluorescencinės lempos", sako Everitt'as.

Mokslininkai teigia, kad jų kuriamo šaltinio centrinė spektro dalis patenka į žalios spalvos diapazoną. Fosforą primenantis darinys konvertuoja ultravioletinio šviesos diodo (LED) skleidžiamas bangas į baltą šviesą. Šiuo metu taip pat tiriama galimybė generuoti matomo spektro emisijas tiesiai iš mišiniu tekančios elektros srovės, nenaudojant ultravioletinio sužadinimo. Projektą finansuoja JAV karinės pajėgos, kadangi jų atstovai šiame išradime regi potencialią naudą - energetiškai efektyvų ir saugų apšvietimo būdą. "Vienas mūsų tikslų yra suteikti kariams efektyvius apšvietimo įtaisus, kurie neeikvotų jų turimų baterijų. Jiems reikia efektyvumo, šviesumo, ilgaamžiškumo ir tvirtumo, o savo darbu mes kaip tik tai ir norime pasiekti", sako Everitt'as. Egzistuojantys komerciniai LED šviesumo požiūriu jau yra pakankamai geri  - juos automobilių gamintojai jau kurį laiką montuoja į kai kurių naujų automobilių modelių žibintus. "Jie gerai tinka dekoravimui, šviesoforams, tačiau skaitymui - ne, nes jų balta šviesa nėra pati geriausia mūsų akims", sako Liu. Be to, rinkoje esantys balti LED vis dar yra ganėtinai brangūs, nepakankamai ilgaamžiai ir nėra "išties balti".

Kūdikių kūnui pudruoti naudojama medžiaga taip pat pasižymi esminiu saugumo pranašumu lyginant su fluorescencinėmis lempomis - šios savo sudėtyje turi toksiško gyvsidabrio. "Jei mūšio metu fluorescencinė lempa sudaužoma, kariams kyla pavojus ne tik dėl šukių, bet ir dėl gyvsidabrio", sako Everitt'as. Mokslininkas taip pat priduria, kad jo manymu nauja technologija visuomenei atsipirktų greitai, nes žmonijos energijos poreikis augs, o bet kokios ją taupyti padedančios naujovės, įskaitant efektyvesnį apšvietimą, padėtų sumažinti energijos poreikį. 

Mokslininkai ilgai žinojo, kad cinko oksidas vienas pats gali tarnauti kaip kietakūnis ultravioletinės šviesos šaltinis. Jie taip pat žinojo, kad pridėjus sieros jį galima privesti emituoti baltą spektrą, tačiau iki Liu, Everitt'o ir Foreman'o niekas nebuvo pabandęs šios savybės ir jos priklausomybės nuo medžiagos struktūros ir legiravimo ištirti nuodugniau. Šiuo metu manoma, kad sieros priemaišos ultravioletinę spektro dalį konvertuoja į matomą dėl to, kad šis medžiagos struktūros "negrynumas" pakeičia cinko oksido fizikines ir chemines savybes, tačiau konkretaus atsakymo mokslininkai kol kas neturi. Dauguma tyrinėtojų tokias priemaišas laiko "defektais", gadinančiais cinko oksido gebėjimą gaminti stipresnę ultravioletinę šviesą. "Tačiau mes mėgstame tuos defektus, kurių nekenčia kiti žmonės. Gebėjimas emituoti tokią šviesą kokios reikia jūsų akiai yra nanostruktūrizuoto legiruoto cinko oksido dovana mums", įsitikinęs Everitt'as.

Dar 2006 metų gegužę žurnale "Nano Letters" publikuotuose tyrimų rezultatuose Duke Universiteto komanda paskelbė, kad iš cinko oksido suformuoti nanosiūleliai, juos švitinant ultravioletiniu lazeriu, emitavo plataus matomo spektro energiją. Baltos šviesos komponentas buvo daugiau kaip 1000 kartų ryškesnis nei ultravioletinis komponentas. Dabartinis išradimo energetinis efektyvumas siekia apie 80 procentų, tačiau kol kas lieka išspręsti techninius klausimus, susijusius su aukštomis darbinėmis temperatūromis.