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

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе