Yaponiya olimlari oddiy quyosh nurini ultrabinafsha nurlanishga aylantirish yoʻlini topdi

Yaponiya olimlari koʻrinadigan oddiy yorugʻlikni yuqori energiyali ultrabinafsha (UB) nurlanishga aylantira oladigan yangi qattiq materialni ishlab chiqishdi. Kyusyu universiteti tadqiqotchilari tomonidan yaratilgan ushbu texnologiya zaharli erituvchilardan foydalanish zaruratini yoʻqotadi va fotonli apkonversiya sohasida inqilobiy qadam hisoblanadi. Nature Communications jurnalida chop etilgan ushbu kashfiyot kelajakda havoni tozalashdan tortib, 3D-bosma texnologiyalarigacha boʻlgan sohalarda keng qoʻllanilishi kutilmoqda. Bu haqda Ixbt.com xabar beradi.

Ultrabinafsha nurlanish koʻrinadigan yorugʻlikka qaraganda ancha yuqori energiyaga ega boʻlib, u polimer smolalarni qotirish, dezinfeksiya qilish va turli fotokimyoviy jarayonlar uchun oʻta muhimdir. Biroq, Yer yuzasiga tushadigan quyosh nurlarining bor-yoʻgʻi 6 foizini ultrabinafsha tashkil etadi va uning ham faqat kichik qismidan amalda foydalanish mumkin. Shu sababli, oddiy quyosh nurini sunʼiy ravishda UB-nurlarga oʻtkazish texnologiyasi zamonaviy ilm-fanning ustuvor yoʻnalishlaridan biri boʻlib kelayotgan edi.

Kvant fizikasi va fotonlar birlashishi

Yangi texnologiya asosi fotonli apkonversiya hodisasiga tayanadi. Kvant fizikasi qonunlariga koʻra, bir nechta past energiyali fotonlar birlashib, bitta yuqori energiyali fotonni hosil qilishi mumkin. Kyusyu universiteti dotsenti Yoichi Sasaki tushuntirishicha, bu jarayonni ikki piyola iliq suvning birlashib, bir piyola qaynoq suvga aylanishiga oʻxshatish mumkin. Tadqiqotchilar ushbu murakkab jarayonni amalga oshirish uchun maxsus molekulyar mexanizmdan foydalanishdi.

Jarayon "triplet-triplet annigilyatsiyasi" deb ataladigan mexanizmga asoslangan. Dastlab yorugʻlikni yutuvchi molekula qoʻzgʻalgan holatga oʻtadi va bu energiyani qoʻshni molekulaga uzatadi. Ikki dona shunday qoʻzgʻalgan molekula oʻzaro toʻqnashganda, ularning energiyasi birlashadi va natijada bitta ultrabinafsha fotoni ajralib chiqadi. Ilgari bunday tizimlar faqat suyuqliklarda samarali ishlagan boʻlsa, endilikda bu natijaga qattiq jismlarda ham erishildi.

Suyuq erituvchilardan voz kechish

Ilgari fotonli apkonversiya tizimlari asosan zaharli va tez bugʻlanib ketuvchi suyuq erituvchilarni talab qilardi. Ularni qattiq materiallarga koʻchirishga urinishlar esa muvaffaqiyatsizlikka uchrab kelgan: molekulalar bir-biriga haddan tashqari yaqin joylashgani sababli energiya oʻzaro toʻqnashuvga ulgurmay soʻnib qolar edi. Yapon olimlari bu muammoni dihidroindenoinden (DHI) deb ataluvchi organik yarim oʻtkazgich yordamida hal qilishdi.

Olimlar DHI molekulalariga maxsus alkil zanjirlarini biriktirish orqali molekulalar orasidagi masofani aniq nazorat qilishga muvaffaq boʻlishdi. Bu esa energiyani uzatish uchun yetarli darajadagi yaqinlikni taʼminladi, lekin energiyaning muddatidan oldin yoʻqolishiga yoʻl qoʻymadi. Natijada yaratilgan material 1,9 foizlik samaradorlikni koʻrsatdi, yaʼni har yuzta yutilgan yorugʻlik fotonidan ikkita UB-foton hosil boʻladi.

Tadqiqot mualliflarining taʼkidlashicha, ushbu koʻrsatkich oddiy quyosh nuri ostida ishlaydigan qattiq materiallar uchun juda yuqori natija hisoblanadi. Koʻplab mavjud tizimlar hatto kuchli sunʼiy yorugʻlik ostida ham bunday samaradorlikka erisha olmaydi. Yangi materialning kimyoviy tuzilishi oddiy va ishlab chiqarish xarajatlari pastligi sababli, unga allaqachon patent olish uchun ariza topshirilgan.

Ushbu kashfiyot professor Nobuo Kimizuka uchun 14 yillik ilmiy faoliyatining yakuniy natijasi boʻldi. Olim oʻz maqolasini yakunlaganidan 11 kun oʻtib nafaqaga chiqdi. Uning fikricha, ushbu texnologiya kelajakda quyosh energiyasidan foydalanish samaradorligini oshirishda va ekologik toza kimyoviy jarayonlarni yoʻlga qoʻyishda yangi davrni ochib beradi.