Levnější a efektivnější osvětlení
Nový „fosfor“ slibuje nižší cenu a vyšší efektivitu osvětlení. Výzkumníci z KU Leuven (Belgie), Univerzity ve Štrasburku a CNRS objevili nový způsob, jak zářivkové a LED osvětlení posunout o level výše. Tým použil vysoce luminiscenční shluky atomů stříbra a porézní soustavu minerálů známou jako zeolity.
Shluky stříbra (tzv. klastry) se skládají z několika atomů stříbra a mají pozoruhodné optické vlastnosti. Jejich současné aplikace jsou však omezené. Klastry mají totiž tendenci shlukovat se do větších částic, čímž se tyto zajímavé vlastnosti ztrácejí. Profesor Hofkens a jeho tým však našli způsob, jak udržet stříbrné shluky od sebe – umístili je do porézní struktury zeolitů. Výsledek: stabilní stříbrné klastry, které si dokážou udržet své jedinečné optické vlastnosti.
Co je zeolit?
Zeolity jsou minerály, které se nacházejí v přírodě, lze je však vyrábět i synteticky. Slovensko je 6. největším producentem přírodního zeolitu (získává se těžbou v lomech). Tyto minerály mají velmi stabilní mikroporézní strukturu, ve které se nacházejí různé dutinky a kanálky konstantních rozměrů. Přírodní zeolit je vulkanického původu, je skvělý absorbent – absorbuje jen ty látky, které mohou póry proniknout dovnitř krystalické struktury.
Zeolit dokáže absorbovat těžké kovy, toxiny, radionuklidy – a to z vnějšího prostředí i z lidského těla. Uplatnění si našel v domácnostech, v zemědělství, stavebnictví, průmyslu nebo při ochraně životního prostředí.
Běžně se zeolity využívají například:
- na filtraci vody (jezírek, akvárií, odpadních vod)
- na detoxikaci organismu (jako doplněk stravy u lidí i u zvířat)
- při pěstování ovoce a zeleniny
- jako absorbent pachů
- jako složka bezfosfátových pracích prostředků
- na zastavení krvácení z rány
Stříbro v zeolitu
Profesor Maarten Roeffaers z Centra chemie povrchů a katalýzy vysvětluje: „Zeolity obsahují sodné nebo draselné ionty. Použili jsme iontovou výměnu a tyto ionty jsme nahradili za ionty stříbra. K tomu, abychom získali takové klastry, jaké jsme chtěli, bylo nutné zahřát zeolity společně s ionty stříbra.“
Ve spolupráci s Laboratoří fyziky pevných látek a magnetismu, které vede profesor Peter Lievens, vědci prozkoumali vlastnosti těchto tepelně opracovaných „stříbrných zeolitů“. Zjistili, že strukturální, elektronické a optické vlastnosti zeolitu velmi výrazně ovlivňovali právě stříbrné klastry. Také se zjistilo, že na dosažení správných fluorescenčních vlastností je potřeba, aby měli stříbrné klastry přesný tvar.
Pyramida svítí nejlépe
Profesor Johan Hofkens vysvětluje: „Klastry stříbrných atomů mohou tvořit různé tvary, včetně linie či pyramidy. Tvar pyramidy je přesně to, co potřebujeme k dosažení těch nejlepších fluorescenčních vlastností. Tím, že ionty stříbra v zeolitu zahříváme, nutíme je, aby získali právě tento tvar. Iontům chyceným „v pasti“ dutinek a kanálků zeolitu nezbývá nic jiného, než se uspořádat do tvaru pyramidy složené ze 4 atomů stříbra. Právě takový rozměr a uspořádání umožňuje shlukům stříbra vyzařovat nejvíce světla, s účinností téměř 100 %.“
Tato zjištění mají velký potenciál pro rozvoj nové generace zářivkového a LED osvětlení a v oblasti biologického zobrazování. Velkým benefitem nového „fosforu“ není jen vysoká svítivost, ale také nízké náklady na jeho výrobu.
Zdroj:
https://www.led-professional.com/technology/light-generation/new-phosphor-promises-cheaper-and-more-efficient-next-generation-led-lighting
