Niezwykłe odkrycie polskich fizyków! Zbadali materiał, który w niesamowity sposób zamienia energię w światło!
Międzynarodowy zespół naukowców, w którym uczestniczyli chemicy z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, zakończył badania nad nowym materiałem, który może zamieniać różne rodzaje energii na światło.
Opracowany azotek glinu domieszkowany jonami manganu może reagować nie tylko na światło, ale również na ciepło, nacisk, tarcie, uderzenia i ultradźwięki. Wyniki badań pokazują, że materiał może w przyszłości znaleźć zastosowanie w nowoczesnych czujnikach, diagnostyce oraz monitorowaniu stanu konstrukcji.
Naukowcy wykazali, że AlN²⁺ ma kilka różnych właściwości luminescencyjnych. Materiał emituje światło po oświetleniu, może także długo zachowywać energię i świecić po zakończeniu działania źródła światła. Reaguje również na temperaturę oraz bodźce mechaniczne. Szczególnie ważnym osiągnięciem było wykazanie, że światło można uzyskać także pod wpływem fal ultradźwiękowych. To właśnie ta ostatnia właściwość otwiera interesujące możliwości praktyczne. Materiał może służyć do optycznego wykrywania i obrazowania dźwięku bez konieczności bezpośredniego kontaktu z badanym obiektem. Może również wskazywać miejsca, w których występują naprężenia lub odkształcenia. W praktyce oznacza to możliwość tworzenia czujników, które zamiast klasycznego sygnału elektrycznego wykorzystują zmianę intensywności lub miejsca emisji światła.
Badacze sprawdzili także, czy nowy materiał można połączyć z elastycznymi tworzywami polimerowymi. Próby zakończyły się powodzeniem. Powstałe kompozyty pozwalały obserwować światło powstające podczas rozciągania, tarcia oraz działania ultradźwięków. Dzięki temu niewidoczne gołym okiem oddziaływania mechaniczne można zamienić na łatwy do zarejestrowania sygnał optyczny. Istotną zaletą opracowanego materiału jest jego wysoka stabilność chemiczna, mechaniczna i termiczna. Ma to znaczenie z punktu widzenia przyszłych zastosowań, ponieważ czujniki pracujące w rzeczywistych warunkach muszą zachowywać swoje właściwości mimo zmian temperatury, obciążeń czy wielokrotnego użytkowania.
Rejestrowanie ultradźwięków
Możliwość przekształcania energii mechanicznej, akustycznej i cieplnej w światło sprawia, że materiał może stać się uniwersalną platformą dla różnych technologii pomiarowych. W diagnostyce biomedycznej może w przyszłości pomagać w wykrywaniu określonych oddziaływań mechanicznych, a w inżynierii umożliwiać kontrolowanie stanu konstrukcji i wcześniejsze wykrywanie miejsc narażonych na uszkodzenia. Opracowanie może być również wykorzystane w optoelektronice, systemach zabezpieczających przed fałszerstwami oraz technologiach zdalnego obrazowania. Szczególnie interesująca jest możliwość rejestrowania ultradźwięków i innych bodźców bez bezpośredniego kontaktu z obiektem. Może to znaleźć zastosowanie tam, gdzie tradycyjne czujniki są trudne do zamontowania albo nie mogą pracować w określonych warunkach.
Badania naukowców wykazują zatem, że odpowiednio zaprojektowany materiał może pełnić jednocześnie funkcję czujnika i przetwornika energii. Zamiast jedynie rejestrować działanie siły, temperatury czy ultradźwięków, może zamieniać te niewidoczne zjawiska w światło, które można następnie łatwo obserwować i analizować. To stwarza podstawy do opracowania nowych, bezkontaktowych metod pomiarowych i urządzeń, które w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie zarówno w nauce, jak i w medycynie oraz przemyśle.
Źródło: UAM w Poznaniu
Czytaj też: Niszczysz naturalną ochronę swojej skóry? Zobacz, jak probiotyki potrafią odmienić pielęgnację!
Grafika tytułowa: ThisisEngineering / Unsplash
