Primul laser alb din lume's demonstrat
Ar putea ca, în curând, becurile incandescente, LED-urile și CFL-urile să fie nevoite să se dea la o parte, deoarece o nouă tehnologie de iluminat este în oraș – laserele albe. Folosind nanotehnologia pentru a crea un material semiconductor pe măsură, o echipă de oameni de știință de la Universitatea de Stat din Arizona (ASU) a dezvoltat un laser care poate produce lumină albă mai strălucitoare și mai eficientă decât LED-urile.
Laserii sunt o tehnologie ironică. Inventat în 1960, laserul a fost salutat ca o soluție în căutarea unei probleme cu doar două domenii de aplicare evidente – razele morții și iluminatul. Astăzi, laserele fac să funcționeze totul, de la playerele DVD la internet, în timp ce razele morții abia au intrat în funcțiune, iar iluminatul, de asemenea nou intrat în scenă, este în mare parte limitat la faruri. Acestea din urmă, în cazul farurilor cu laser de la Audi, nu folosesc lasere albe ca atare, ci combină laserele albastre cu lentile cu LED-uri.
La prima vedere, laserele par a fi o idee excelentă pentru iluminat. Ele sunt intens luminoase, eficiente și pot forma un fascicul care poate parcurge milioane de kilometri și se poate răspândi doar câțiva metri. Există însă o problemă – laserele nu pot genera lumină albă.
În 2011, Sandia National Laboratory a produs lumină albă prin combinarea a patru lasere mari într-un singur fascicul, dar aceasta a fost doar o demonstrație de probă de concept și nu un sistem practic.
Descoperirea a fost făcută de Ira A. Fulton Schools of Engineering de la ASA, unde oamenii de știință au venit cu un laser cu semiconductor care poate funcționa în întregul spectru de culori vizibile. În mod normal, semiconductorii produc doar o singură lungime de undă de lumină, dar echipa ASU a dezvoltat o foaie de semiconductor la scară nanometrică bazată pe un aliaj cuaternar de ZnCdSSe, care este format din trei segmente. Acestea generează lasere roșii, verzi și albastre care se combină pentru a crea o lumină albă pură.
Echipa a realizat acest lucru prin ajustarea modelului de rețea al materialului, astfel încât „constanta de rețea” sau distanța dintre atomii din model este setată pentru a produce zona dorită. Potrivit lui Zhicheng Liu, membru al echipei, partea complicată a fost să se asigure că cristalele semiconductoare sunt de o calitate suficient de ridicată și că rețeaua este uniformă pe o anumită suprafață. Obținerea unui material care să strălucească în albastru a fost cea mai dificilă provocare, care a fost depășită prin utilizarea nanotehnologiei pentru a crea mai întâi rețeaua dorită, apoi prin determinarea acesteia în compoziția corectă a aliajului. Rezultatul a fost un singur material cu trei rețele și compoziții diferite.
Echipa ASU vede mai multe aplicații pentru laserul alb odată ce acesta va deveni practic. Cea mai evidentă este în iluminat. Noul laser nu numai că poate genera lumină albă, dar este, de asemenea, complet acordabil pe întregul spectru – permițându-i să radieze orice culoare dorită – și este mai luminos și mai eficient decât LED-urile. O altă aplicație este în cazul televizoarelor și al monitoarelor de calculator. Potrivit cercetătorilor, laserul are o gamă de culori cu 70% mai mare, care este mai precisă și mai vie. În plus, ar putea fi folosit pentru o versiune bazată pe lumină a Wi-Fi (sau Li-Fi). Un astfel de sistem ar fi de zece ori mai rapid decât Wi-Fi și de zece până la 100 de ori mai rapid decât sistemele experimentale cu LED-uri.
Laserul alb este în prezent în formă de dovadă de concept și mai multe obstacole trebuie depășite înainte ca tehnologia să fie practică. Potrivit echipei, cel mai mare dintre acestea este acela de a-l face să funcționeze cu o baterie. În forma sa actuală, materialul funcționează cu un laser separat, care pompează electroni în semiconductor.
Rezultatele echipei au fost publicate în Nature Nanotechnology.
.