Япония олимлари оддий қуёш нурини ультрабинафша нурланишга айлантириш йўлини топди

Япония олимлари кўринадиган оддий ёруғликни юқори энергияли ультрабинафша (УБ) нурланишга айлантира оладиган янги қаттиқ материални ишлаб чиқишди. Кюсю университети тадқиқотчилари томонидан яратилган ушбу технология заҳарли эритувчилардан фойдаланиш заруратини йўқотади ва фотонли апконверсия соҳасида инқилобий қадам ҳисобланади. Натуре Коммуникатионс журналида чоп этилган ушбу кашфиёт келажакда ҳавони тозалашдан тортиб, 3D-босма технологияларигача бўлган соҳаларда кенг қўлланилиши кутилмоқда. Бу ҳақда Ixbt.com хабар беради.

Ультрабинафша нурланиш кўринадиган ёруғликка қараганда анча юқори энергияга эга бўлиб, у полимер смолаларни қотириш, дезинфекция қилиш ва турли фотокимёвий жараёнлар учун ўта муҳимдир. Бироқ, Ер юзасига тушадиган қуёш нурларининг бор-йўғи 6 фоизини ультрабинафша ташкил этади ва унинг ҳам фақат кичик қисмидан амалда фойдаланиш мумкин. Шу сабабли, оддий қуёш нурини сунъий равишда УБ-нурларга ўтказиш технологияси замонавий илм-фаннинг устувор йўналишларидан бири бўлиб келаётган эди.

Квант физикаси ва фотонлар бирлашиши

Янги технология асоси фотонли апконверсия ҳодисасига таянади. Квант физикаси қонунларига кўра, бир нечта паст энергияли фотонлар бирлашиб, битта юқори энергияли фотонни ҳосил қилиши мумкин. Кюсю университети доценти Ёичи Сасаки тушунтиришича, бу жараённи икки пиёла илиқ сувнинг бирлашиб, бир пиёла қайноқ сувга айланишига ўхшатиш мумкин. Тадқиқотчилар ушбу мураккаб жараённи амалга ошириш учун махсус молекуляр механизмдан фойдаланишди.

Жараён "триплет-триплет аннигиляцияси" деб аталадиган механизмга асосланган. Дастлаб ёруғликни ютувчи молекула қўзғалган ҳолатга ўтади ва бу энергияни қўшни молекулага узатади. Икки дона шундай қўзғалган молекула ўзаро тўқнашганда, уларнинг энергияси бирлашади ва натижада битта ультрабинафша фотони ажралиб чиқади. Илгари бундай тизимлар фақат суюқликларда самарали ишлаган бўлса, эндиликда бу натижага қаттиқ жисмларда ҳам эришилди.

Суюқ эритувчилардан воз кечиш

Илгари фотонли апконверсия тизимлари асосан заҳарли ва тез буғланиб кетувчи суюқ эритувчиларни талаб қиларди. Уларни қаттиқ материалларга кўчиришга уринишлар эса муваффақиятсизликка учраб келган: молекулалар бир-бирига ҳаддан ташқари яқин жойлашгани сабабли энергия ўзаро тўқнашувга улгурмай сўниб қолар эди. Япон олимлари бу муаммони диҳидроинденоинден (ДҲИ) деб аталувчи органик ярим ўтказгич ёрдамида ҳал қилишди.

Олимлар ДҲИ молекулаларига махсус алкил занжирларини бириктириш орқали молекулалар орасидаги масофани аниқ назорат қилишга муваффақ бўлишди. Бу эса энергияни узатиш учун етарли даражадаги яқинликни таъминлади, лекин энергиянинг муддатидан олдин йўқолишига йўл қўймади. Натижада яратилган материал 1,9 фоизлик самарадорликни кўрсатди, яни ҳар юзта ютилган ёруғлик фотонидан иккита УБ-фотон ҳосил бўлади.

Тадқиқот муаллифларининг таъкидлашича, ушбу кўрсаткич оддий қуёш нури остида ишлайдиган қаттиқ материаллар учун жуда юқори натижа ҳисобланади. Кўплаб мавжуд тизимлар ҳатто кучли сунъий ёруғлик остида ҳам бундай самарадорликка эриша олмайди. Янги материалнинг кимёвий тузилиши оддий ва ишлаб чиқариш харажатлари пастлиги сабабли, унга аллақачон патент олиш учун ариза топширилган.

Ушбу кашфиёт профессор Нобуо Кимизука учун 14 йиллик илмий фаолиятининг якуний натижаси бўлди. Олим ўз мақоласини якунлаганидан 11 кун ўтиб нафақага чиқди. Унинг фикрича, ушбу технология келажакда қуёш энергиясидан фойдаланиш самарадорлигини оширишда ва экологик тоза кимёвий жараёнларни йўлга қўйишда янги даврни очиб беради.