Aerobornitride dispersa la luz de un rayo láser de manera homogénea en todas las direcciones. Crédito:Florian Rasch
Con una porosidad del 99,99%, consiste prácticamente solo en aire, lo que lo convierte en uno de los materiales más ligeros del mundo:Aerobornitride es el nombre del material desarrollado por un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Kiel. Los científicos asumen que, de ese modo, han creado una base central para llevar la luz láser a una amplia gama de aplicaciones. Basado en un compuesto de boro-nitrógeno, desarrollaron una nanoestructura tridimensional especial que dispersa la luz con mucha fuerza y apenas la absorbe. Irradiado con un láser, el material emite una iluminación uniforme, cuales, dependiendo del tipo de láser, es mucho más eficiente y potente que la luz LED. Por lo tanto, lámparas para faros de automóviles, Los proyectores o la iluminación de salas con luz láser podrían volverse más pequeños y brillantes en el futuro. El equipo de investigación presenta sus resultados en el número actual de la reconocida revista Comunicaciones de la naturaleza , que se publicó hoy.
Más luz en el espacio más pequeño
En investigación e industria, La luz láser se ha considerado durante mucho tiempo la "próxima generación" de fuentes de luz que incluso podrían superar la eficiencia de los LED (diodos emisores de luz). "Para mucha luz o mucha luz, necesita una gran cantidad de LED y, por lo tanto, espacio. Pero la misma cantidad de luz también podría obtenerse con un solo diodo láser que es una milésima más pequeño, "El Dr. Fabian Schütt enfatiza el potencial. El científico de materiales del grupo de trabajo" Nanomateriales funcionales "de la Universidad de Kiel es el primer autor del estudio, que involucra a otros investigadores de Alemania, Inglaterra, Italia, Dinamarca y Corea del Sur.
Las potentes fuentes de luz pequeñas permiten numerosas aplicaciones. Las primeras aplicaciones de prueba, como en los faros de los coches, ya están disponibles, pero las lámparas láser aún no se han aceptado ampliamente. Por un lado, esto se debe a la intensa, luz dirigida de los diodos láser. Por otra parte, la luz consta de una sola longitud de onda, por lo que es monocromático. Esto conduce a un parpadeo desagradable cuando un rayo láser golpea una superficie y se refleja allí.
Bornitruro, en el que se basa el nuevo material ligero, También se le llama "grafeno blanco" debido a su estructura atómica similar. Crédito:Julia Siekmann, CAU
La estructura porosa dispersa la luz con mucha fuerza
"Los desarrollos anteriores de la luz láser normalmente funcionan con fósforos. Sin embargo, producen una luz relativamente fría, no son estables a largo plazo y no son muy eficientes, "dice el profesor Rainer Adelung, jefe del grupo de trabajo. El equipo de investigación de Kiel está adoptando un enfoque diferente:desarrollaron una nanoestructura de nitruro de boro hexagonal de alta dispersión, también conocido como "grafeno blanco, "que casi no absorbe luz. La estructura consiste en una red de filigrana de innumerables microtubos huecos finos. Cuando un rayo láser los golpea, está muy disperso dentro de la estructura de la red, creando una fuente de luz homogénea. "Nuestro material actúa más o menos como una niebla artificial que produce un uniforme, salida de luz agradable, "explica Schütt. La fuerte dispersión también contribuye al hecho de que el inquietante parpadeo ya no es visible para el ojo humano.
La nanoestructura no solo asegura que el material resista la intensa luz láser, pero también puede dispersar diferentes longitudes de onda. Rojo, La luz láser verde y azul se puede mezclar para crear efectos de color específicos además del blanco normal, por ejemplo, para su uso en iluminación ambiental innovadora. Aquí, Los diodos láser extremadamente ligeros podrían dar lugar a conceptos de diseño completamente nuevos en el futuro. "Sin embargo, para competir con los LED en el futuro, también debe mejorarse la eficiencia de los diodos láser, ", dice Schütt. El equipo de investigación ahora está buscando socios industriales para dar el paso del laboratorio a la aplicación.
Dentro de la fina red de tubos huecos que miden solo unos pocos micrómetros de tamaño, los rayos láser incidentes están tan fuertemente dispersos que se produce una luz blanca homogénea. Crédito:Universidad de Kiel
Debido a su estructura interna, el material puede dispersar diferentes longitudes de onda, es decir, verde, Luz láser roja y azul. Crédito:Fabian Schütt
Amplia gama de aplicaciones para aeromateriales
Mientras tanto, los investigadores de Kiel pueden usar su método para desarrollar nanoestructuras altamente porosas para diferentes materiales, además del nitruro de boro también el grafeno o el grafito. De este modo, cada vez más nuevo, materiales ligeros, los llamados "aeromateriales, " son creados, que permiten aplicaciones particularmente innovadoras. Por ejemplo, Actualmente, los científicos están investigando en colaboración con empresas y otras universidades para desarrollar filtros de aire autolimpiables para aviones.
