Физики создали материал с рекордной люминесценцией

Американские учёные из университета Джорджии создали материал, который испускает накопленную энергию в виде излучения в ближней инфракрасной области спектра (длина волны 650-1000 нанометров). Но особенность новичка не только в этом – пробыв на свету всего одну минуту, он способен работать несколько недель, пишет портал EurekAlert.

"Стоит вынести его на солнце на одну минуту, и он будет излучать в ближнем инфракрасном диапазоне 360 часов. Запитать материал можно и от флуоресцентных ламп внутри помещения", – рассказывает глава нынешнего исследования профессор Чжэнвэй Пань (Zhengwei Pan).

За основу учёные взяли трёхвалентные ионы хрома, хорошо известные своим свечением в ближнем инфракрасном диапазоне. Падающие кванты света заставляют электроны, находящиеся в основном состоянии, переходить в более высокое энергетическое состояние. Возвращаясь в начальное состояние, электроны испускают запасённую энергию в виде инфракрасного излучения.

Однако эмиссия в этом случае длится не более нескольких миллисекунд. Пань и его коллеги придумали, как продлить свечение, внедрив ионы хрома в химическую структуру, которая "запутывает" свет. Они поместили ионы хрома в матрицу галлогерманата цинка (получилось соединение с общей формулой Zn3Ga2Ge2O10:0.5%Cr3+). Энергия возбуждения улавливается и затем возвращается к ионам хрома. В результате вещество испускает инфракрасный свет до двух недель, рассказывают учёные в статье, вышедшей в журнале Nature Materials.

Физики три года совершенствовали структуру. Поначалу Пань и его коллеги "научили" материал светиться в течение нескольких минут. Затем они подобрали такие состав и условия синтеза, чтобы послесвечение длилось дни, а позже и недели.

Затем ещё год американцы тестировали свой материал вне и внутри помещений, в солнечные и в пасмурные дни, в дождь, окунали его в пресную и солёную воду, и даже на три месяца оставляли в едком растворителе. Материал выдержал все испытания.

Впрочем, физики и сейчас считают, что верхний предел длительности свечения не достигнут ."Мы до сих пор не нашли идеальный рецепт, – говорит Пань. – Мы продолжим подстраивать параметры".

В пресс-релизе университета учёные предлагают возможные варианты применения галлогерманатов цинка, допированные ионами хрома. Так, Пань и его коллеги считают, что вещество с непроизносимым названием может пригодиться в медицинской диагностике, как секретный источник излучения и как основа для высокоэффективных солнечных батарей.

В медицинских целях наночастицы материала можно попробовать связать, например, с раковыми клетками. Таким образом, доктора получат возможность наблюдать за появлением метастаз. Военные могут использовать материал в качестве секретной разметки, которая будет видна лишь людям в приборах ночного видения. В солнечной энергетике материал сослужит хорошую службу, так как умеет хорошо поглощать фотоны.