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I cristalli fotonici reinventano le lampadine al tungsteno
I cristalli fotonici sono strutture nanoscopiche progettate per incanalare la luce di lunghezze d'onda specifiche bloccando altre lunghezze d'onda.
Questa capacità di controllare e filtrare la luce con grande efficienza li rende estremamente utili per applicazioni come l'aumento dell'efficienza delle celle fotovoltaiche assorbendo la luce a determinate lunghezze d'onda ottimali.
Oggi, Sergei Belousov e compagni del Kintech Lab di Mosca e un certo numero di amici del GE Global Research Center nello stato di New York, affermano di avere un'altra applicazione per i cristalli fotonici. Hanno scoperto come i cristalli fotonici possono migliorare notevolmente l'efficienza di emissione della luce del tungsteno nella speranza di reinventare la lampadina.
Le lampadine al tungsteno hanno avuto una cattiva stampa, per non dire altro. Il tungsteno ha un alto punto di fusione (3695 K) e quindi può essere riscaldato fino a quando non si illumina senza sciogliersi. Il problema è che solo il 5% della luce che emette è visibile, il resto è a infrarossi, che va semplicemente sprecato. Con un'efficienza di solo il 5%, le lampadine al tungsteno sono rapidamente cadute in disgrazia.
La domanda a cui Belousov e compagni si sono proposti di rispondere è se possono ingegnerizzare la nanostruttura del tungsteno per creare un cristallo fotonico che emetta luce visibile sopprimendo l'emissione di luce infrarossa.
Hanno studiato teoricamente le proprietà di diverse strutture, come pile di tronchi di tungsteno nanoscopici e sfere incorporate in un altro mezzo. Mentre le pile di tronchi di tungsteno fanno poca differenza, le sfere di tungsteno di appena una frazione di micrometro di raggio fanno proprio il lavoro, emettendo luce principalmente nella regione visibile dello spettro.
Belousov e co hanno quindi testato la loro idea realizzando un cristallo fotonico di tungsteno del design richiesto e misurando la quantità di luce che emette a diverse frequenze. Dicono che la nuova struttura emette molta meno luce infrarossa e ha un'efficienza del 15%, significativamente superiore al materiale sfuso.
Questo è un miglioramento significativo e miglioramenti su questo saranno sicuramente possibili. Ma se sarà sufficiente per innescare una rivoluzione del tungsteno nelle lampadine è una questione aperta. L'attuale generazione di lampadine fluorescenti compatte può eguagliare l'emissione luminosa di una lampadina al tungsteno da 100 Watt utilizzando meno di 30 Watt e le luci a LED possono farlo utilizzando meno di 20 Watt.
Se Belousov e compagni vogliono rimettere il tungsteno nelle lampadine, dovranno prima battere una forte opposizione.
Rif: arxiv.org/abs/1212.3451 : Utilizzo di cristalli fotonici metallici come sorgenti luminose visibili