Naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego zamierzają stworzyć nowoczesne luminofory świecące w podczerwieni. Innowacja znajdzie zastosowanie m.in. w przemyśle spożywczym czy w medycynie.
Technologia wykorzystująca podczerwień, czyli światło niewidoczne dla ludzkiego oka, daje wciąż nowe możliwości. Wraz z rozwojem techniki diody świecące (LED), jak wszystkie elektroniczne komponenty, stają się coraz bardziej miniaturowe. Dzięki temu można używać ich jako źródeł światła w mikro-spektrometrach umieszczanych np. w smartfonie m.in. do badania żywności pod kątem wartości odżywczych produktu czy badania poziomu tkanki tłuszczowej w organizmie. Krytycznym elementem takiego urządzenia jest odpowiedni luminofor, który przetwarza emitowane przez diodę światło o jednej barwie – zazwyczaj w zakresie widzialnym – na światło podczerwone o szerokim zakresie widmowym (tzn. emitujące wiele długości fali światła podczerwonego). Dopiero luminofor o takich własnościach da urządzeniu pełnię możliwości praktycznych. Nad tego typu rozwiązaniem pracują naukowcy z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego.
Celem naszego nowego projektu jest wytworzenie oraz charakteryzacja nowoczesnych luminoforów emitujących światło w zakresie widzialnym oraz podczerwieni, wzbudzanych światłem z diod luminescencyjnych. Chcemy stworzyć nowoczesne luminofory świecące w podczerwieni do przyszłych zastosowań, np. w przemyśle spożywczym lub medycynie. W badaniach skupiamy się na źródłach światła LED, na udoskonaleniu ich widma emisji za pomocą luminoforu, a także na ich zminiaturyzowaniu, by można było je zamontować np. w smartfonie – wyjaśnia dr hab. Sebastian Mahlik, prof. UG, który wraz z zespołem realizuje projekt pt. „Perowskity i szerokopasmowe luminofory na podczerwień do diod świecących”.
Znalazł się on wśród czterech rekomendowanych do dofinansowania w ramach Polsko-Tajwańskiej Współpracy Badawczej. To wspólna inicjatywa Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Ministerstwa Nauki i Technologii w Tajpej. Projekt jest kontynuacją wspólnych badań prowadzonych przez grupę prof. R.S. Liu w Narodowym Uniwersytecie w Tajwanie oraz zespół dr. hab. Sebastiana Mahlika, wcześniej prowadzony przez prof. Marka Grinberga, w ramach projektu „Narrow Band Phosphors for the Application in Lighting and Backlighting of Light-Emitting Diodes”. Jego celem było udoskonalanie źródeł światła białego LED, by oddawanie barwy oświetlanych obiektów było lepsze, a samo światło przyjemniejsze w odbiorze.
Badania będą przebiegać dwukierunkowo. Obejmą syntezę i charakteryzację szerokopasmowych luminoforów na podczerwień dla diod świecących LED na bazie tlenków, domieszkowanych jonami metali przejściowych przede wszystkim jonami Cr3+ oraz syntezę i charakteryzację perowskitowych kropek kwantowych jako potencjalnych luminoforów. Rolą Uniwersytetu w Tajwanie będzie synteza nowych materiałów, a także wykonanie demonstratorów działających urządzeń, natomiast Uniwersytet Gdański odpowiada za badania własności zsyntezowanych luminoforów, a także modelowanie teoretyczne nowych materiałów.
Uniwersytet w Tajwanie jest jednym z wiodących ośrodków naukowych zajmujących się syntezami luminoforów nieorganicznych. Posiada unikalne możliwości np. syntezy wysokociśnieniowej oraz dostęp do zaawansowanych metod badań strukturalnych. Z kolei grupa na Uniwersytecie Gdańskim ma doskonałe zaplecze do badań spektroskopowych luminoforów, takich jak badania kinetyki luminescencji w funkcji temperatury czy unikalna metoda spektroskopii pod wysokim ciśnieniem. W metodzie tej obserwuje się zmiany własności optycznych materiałów pod wpływem działania ciśnienia setek tysięcy atmosfer – ciśnieniu wystarczającym do przemieszczania atomów w strukturze krystalicznej.
Elżbieta Michalak-Witkowska, źródło: UG