Учёные научились превращать солнечный свет в ультрафиолет без лазеров

Исследователи из Японии создали новый материал, который способен объединять энергию двух фотонов видимого света в один ультрафиолетовый фотон. Впервые подобный эффект удалось реализовать в твердотельной системе под обычным солнечным светом, без использования мощных лабораторных лазеров.

Учёные научились превращать солнечный свет в ультрафиолет без лазеров
Университет Кюсю

Группа учёных из Университета Кюсю представила новый молекулярный материал, способный преобразовывать обычный солнечный свет в более энергичное ультрафиолетовое излучение. Разработка открывает новые возможности для создания энергоэффективных технологий, использующих солнечную энергию для промышленных и медицинских задач.

В основе открытия лежит процесс, который исследователи называют фотопреобразованием. Его суть заключается в том, что энергия двух фотонов видимого света объединяется для создания одного фотона ультрафиолетового диапазона. До сих пор подобные эксперименты обычно требовали применения дорогостоящих и мощных лазерных установок, однако японским специалистам удалось добиться результата под естественным солнечным освещением.

Полученная эффективность преобразования составила 1,9%. Для массового применения это ещё не рекордный показатель, однако для твердотельных материалов и подобных квантовых процессов он считается весьма значительным достижением.

Особую роль в успехе проекта сыграл новый органический полупроводник под названием дигидроинденоинденеден (DHI). Учёные смогли подобрать такую структуру молекул, при которой они остаются достаточно близко друг к другу для передачи энергии, но не настолько, чтобы взаимно подавлять нужные процессы. Именно этот баланс долгое время оставался главным препятствием для создания подобных материалов.

Работа над проектом велась более десяти лет под руководством профессора Нобуо Кимидзуки. Решающий прорыв произошёл лишь в 2024 году, незадолго до его выхода на пенсию. После этого исследовательской группе пришлось буквально в авральном режиме завершать анализ данных и готовить научную публикацию, чтобы представить результаты до завершения многолетнего проекта.

Практическая ценность технологии связана с тем, что ультрафиолетовое излучение широко используется в современных технологиях. Оно применяется для обеззараживания воздуха и поверхностей, отверждения фотополимерных смол в 3D-печати и даже в стоматологии при установке пломб. При этом естественный солнечный свет содержит лишь небольшую долю ультрафиолета, поэтому возможность получать его из видимого спектра выглядит весьма перспективной.

Ключевым механизмом новой системы стала так называемая триплет-триплетная аннигиляция. Во время этого процесса молекулы сначала поглощают энергию видимого света, а затем передают её друг другу. Когда две возбуждённые молекулы взаимодействуют, их энергия объединяется и высвобождается в виде одного ультрафиолетового фотона.

Исследователи уже подали патентную заявку на новый материал. В перспективе такие плёнки могут использоваться в системах очистки воздуха, солнечных фотохимических установках и энергоэффективных устройствах для 3D-печати, работающих практически только за счёт солнечного света.

Читайте также

В Пекине роботов-гуманоидов отправили тушить настоящий пожар — справились лишь три команды

В Пекине роботов-гуманоидов отправили тушить настоящий пожар — справились лишь три команды

В Швейцарии создали микророботов, которые двигаются за счет звука без батарей и двигателей

В Швейцарии создали микророботов, которые двигаются за счет звука без батарей и двигателей

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Цифровая модель показала места опасных нагрузок в авиационных турбинах

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

Российские ученые создали ИИ, заменяющий тесты лекарств на животных

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В России начали серийно производить мобильные электроподстанции

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

В Китае создали датчик, позволяющий роботам «чувствовать» предметы без прикосновения

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Бывший эксперт NASA по НЛО призвал изучать аномалии без спекуляций об инопланетянах

Бывший эксперт NASA по НЛО призвал изучать аномалии без спекуляций об инопланетянах

Телескоп James Webb обнаружил сразу три активные черные дыры в одной древней галактике

Телескоп James Webb обнаружил сразу три активные черные дыры в одной древней галактике

Астрономы обнаружили гигантский поток газа, который «опрокинул» планетообразующий диск

Астрономы обнаружили гигантский поток газа, который «опрокинул» планетообразующий диск

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»

17 августа отмечается годовщина запуска миссии «Венера-7»