|
Светом можно охлаждать материал, через который он проходит
|
|
18 октября 2012 года, 18:35 | Текст: Александр Березин
|
|
|
|
Обычно, когда фотоны входят в материал и выходят из него, уровень их энергии очень близок. Правда, при комбинационном рассеянии света это правило не работает. Рассеивание при этом может быть стоксовым, когда внутренняя энергия молекулы вещества при взаимодействии с фотоном увеличивается, а энергия фотона, соответственно, уменьшается, и антистоксовым — когда молекула, находившаяся в возбуждённом состоянии, переходит в состояние с меньшей энергией, а энергия фотона растёт.
|
|
|
|
Но чудес не бывает, и первые процессы (стоксовы) происходят «чуть» чаще антистоксовых — примерно в 35 раз.
|
|
|
И это печально. В конкретном случае оптического волновода это означает, что тот при прохождении света нагревается. Следовательно, появляются ошибки, и скорость коммуникации дальше уже не повысить. В светодиодах и солнечных батареях преобладание стоксова рассеивания приводит к перегреву и падению КПД, не говоря уже о таких мелочах, как преждевременный износ (от нагрева) самих светодиодов и фотоэлементов.
|
|
|
|
Юй Цзе Дин и Якоб Хургин из Университета Лихай (США), работая с нитридом галлия, сильнее всех предшественников смогли изменить показатель соотношения стоксова и антистоксова рассеивания. Они добились 17,5-кратного снижения — до 2:1. Разумеется, это хороший результат, и нагрев построенных на нитриде галлия светодиодов теперь может быть во много раз меньше, чем у обычных. Компактные лазеры на их базе также станут значительно эффективнее. Другое перспективное приложение — почти не нагревающаяся электроника на транзисторах, использующих новый материал.
|
|
|
|
Однако сами учёные нацелились на куда более амбициозную задачу. «Мы — единственная группа, минимизировавшая соотношение стоксова и антистоксова рассеяния с 35:1 до 2:1 при комнатной температуре с помощью использования различного резонансного поведения таких видов рассеяния, — подчёркивает Юй Цзе Дин. — Но мы всё ещё не установили фундаментальных ограничений для такого соотношения и теперь хотим выяснить, может ли оно достичь уровня 1:1 или даже меньшего».
|
|
|
|
Что же позволило физикам надеяться на (назовём вещи своими именами) охлаждение светом материала, по которому он распространяется?
|
|
|
|
Свои допирующие добавки на основе нитрида алюминия они вводят в несколько материалов, в основном нитрид галлия. Однако пока эффект действует островками: часть допированной кристаллической решётки, которая демонстрирует высокий уровень антистоксова рассеяния, очень мала в сравнении с её общей площадью. Если же при помощи допирования соотношение рассеяния будет улучшено, рассуждают учёные, эффект охлаждения светом будет вполне достижим. В новых экспериментов они намерены использовать оптический резонатор, сначала исследуя влияния резонанса на рассеяние на нанонитях и иных наноструктурах.
|
|
|
|
http://science.compulenta.ru/715322/
|
