Преобразование синего света в B-свет

UVB сегодня имеет множество применений, но для его производства требуются неэффективные и токсичные источники. Совместными усилиями Университета Кюсю и Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце была разработана система, в которой синий светодиодный свет преобразуется с повышением частоты в УФ-излучение. Кроме того, в системе используются только органические материалы, что открывает двери для более устойчивого и экологически чистого метода получения УФ-излучения. Предоставлено: Университет Кюсю.

Ученые из Японии и Германии разработали новый устойчивый метод преобразования синего света светодиодов в УФ-В.

Международная команда из Японии и Германии создала систему, которая преобразует синий свет светодиодов в высокоэнергетический ультрафиолетовый свет типа B (UVB).

Экологически безопасное применения УФ-излучения

Новая система, которая не использует токсичные и неэффективные материалы, традиционно используемые для производства УФ-излучения, предлагает более устойчивое и экологически безопасное решение для применения УФ-излучения. Результаты были опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

• Трудно не говорить об ультрафиолетовом свете, особенно летом. Эти высокоэнергетические лучи, производимые солнцем, находятся за пределами спектра видимого света и являются известной причиной загара и солнечных ожогов. УФ-свет подразделяется на три типа в зависимости от его длины волны: A, B и C. UVA содержит длинноволновый УФ-свет, который достигает поверхности Земли, тогда как более коротковолновые UVB и UVC в основном поглощаются озоновым слоем.
• Тем не менее, ученые обнаружили, что искусственно созданные УФВ и УФС полезны в таких областях, как дезинфекция. UVB специально применяется в процессах, включая фотохимические реакции, детоксикацию загрязняющих веществ и очистку сточных вод. Он даже используется в медицине для лечения кожных заболеваний, таких как экзема и витилиго.
• Однако в настоящее время для генерации ультрафиолетового излучения требуются такие источники, как ртутные лампы, которые неэффективны и токсичны при неправильной утилизации.

Один из способов обойти это — генерировать UVB путем «преобразования с повышением частоты» света, излучаемого светодиодами. Преобразование с повышением частоты — это метод, при котором материал поглощает два фотона света с более низкой энергией и объединяет их энергию для излучения одного фотона света с более высокой энергией. Метод обычно происходит с использованием ряда органических материалов.

Оценка соединений для преобразования синего света светодиодов в УФ свет

На протяжении многих лет две исследовательские группы в Японии и Германии под руководством Нобухиро Янаи из Высшей инженерной школы Университета Кюсю и Кристофа Керзига из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга соответственно работали над оценкой различных соединений для преобразования синего света светодиодов в УФ свет.

«Длина волны синего светодиодного света в спектре видимого света наиболее близка к ультрафиолетовому излучению. Нам удалось преобразовать длинноволновый синий светодиодный свет в более коротковолновый УФ-А. Итак, нашим следующим шагом было найти соединения, которые могли бы преобразовывать синий свет светодиодов в УФ-В», — объясняет Янаи. «Вместе с нашими сотрудниками в Майнце мы сконструировали молекулы-кандидаты и начали проверять их характеристики».

Сотрудничество имело огромный успех, если не сказать больше. Они не только смогли разработать молекулы, которые преобразовывали синий свет светодиодов в УФ-В, но и смогли избежать использования тяжелых металлов, которые традиционно используются в таких процессах.

«Наши исследования показывают доказательства до сих пор не зарегистрированной апконверсии синего в УФ-В, что также является путем к более безопасному и устойчивому производству УФ-В», — заключает Янаи. «Однако эта первая система преобразования с повышением частоты основана на жидкости и основана на нескольких бимолекулярных реакциях, которые препятствуют ее стабильности и долгосрочному использованию. Более того, текущая скорость преобразования составляет около 1%, и, естественно, наша следующая цель — повысить эффективность при разработке многоразовых материалов для универсального применения».

Исследование финансировалось Немецким исследовательским фондом, Немецким федеральным экологическим фондом и Японским обществом содействия развитию науки.

Источник

Метки: Материаловедение