211service.com
Fotoniska kristaller återuppfinna Tungsten-glödlampor
Fotoniska kristaller är nanoskopiska strukturer utformade för att kanalisera ljus med specifika våglängder samtidigt som de blockerar andra våglängder.
Denna förmåga att kontrollera och filtrera ljus med stor effektivitet gör dem enormt användbara för tillämpningar som att öka effektiviteten hos solceller genom att absorbera ljus vid vissa optimala våglängder.
Idag säger Sergei Belousov och kompisar vid Kintech Lab i Moskva och ett antal vänner vid GE Global Research Center i delstaten New York att de har en annan applikation för fotonikkristaller. De har räknat ut hur fotoniska kristaller dramatiskt kan förbättra volframens ljusavgivande effektivitet i hopp om att återuppfinna glödlampan.
Volframlökar har haft en minst sagt dålig press. Volfram har en hög smältpunkt (3695 K) och kan därför värmas tills den lyser utan att smälta. Problemet är att endast 5 procent av ljuset den avger är synligt, resten är infrarött, vilket helt enkelt går till spillo. Med en verkningsgrad på endast 5 procent har volframlökar snabbt fallit i unåde.
Frågan som Belousov och co vill svara på är om de kan konstruera nanostrukturen hos volfram för att skapa en fotonisk kristall som avger synligt ljus samtidigt som de undertrycker emissionen av infrarött ljus.
De studerade teoretiskt egenskaperna hos flera strukturer, såsom nanoskopiska volframstockar och sfärer inbäddade i ett annat medium. Även om stockhögar av volfram gör liten skillnad, gör volframsfärer bara en bråkdel av en mikrometer i radie precis jobbet och sänder ut ljus främst i det synliga området av spektrumet.
Belousov och co testade sedan sin idé genom att göra en fotonisk volframkristall av den design som krävs och mäta mängden ljus den sänder ut vid olika frekvenser. De säger att den nya strukturen avger mycket mindre infrarött ljus och har en effektivitet på 15 procent, betydligt högre än bulkmaterialet.
Det är en betydande förbättring och förbättringar av detta kommer säkerligen att vara möjliga. Men om det kommer att räcka för att utlösa en volframrevolution inom glödlampor är öppet att ifrågasätta. Den nuvarande generationen av kompaktlysrör kan matcha ljuseffekten för en 100 watt volframlampa som använder mindre än 30 watt och LED-lampor kan göra det med mindre än 20 watt.
Om Belousov och co vill sätta tillbaka volfram i glödlampor, måste de slå hårt motstånd först.
Ref: arxiv.org/abs/1212.3451 : Använder metalliska fotoniska kristaller som synliga ljuskällor