Felroze lampen worden gebruikt om kamerplanten van voldoende verlichting te voorzien. Soortgelijke lampen worden ook door boeren in kassen gebruikt. Nog altijd, specialisten in fotofysiologie stellen dat dergelijke lampen niet al het licht geven dat planten nodig hebben. Wetenschappers van ITMO hebben in samenwerking met hun collega's van de Tomsk Polytechnic University lichtbronnen ontwikkeld van keramiek met toevoeging van chroom - het licht van dergelijke lampen biedt niet alleen rood maar ook infrarood (IR) licht, wat naar verwachting een positief effect zal hebben op de groei van planten. De onderzoeksresultaten zijn nu gepubliceerd in Optische materialen .

Groenten kweken, fruit en bessen in enorme kassen in plaats van in open velden komt steeds vaker voor. In dergelijke voorzieningen planten worden beschermd tegen hagel, droogte en koude. Echter, boeren moeten het gebrek aan natuurlijk zonlicht in dergelijke kassen compenseren. Geavanceerde landbouwinstallaties gebruiken hiervoor lichtdiodes:ze verbruiken weinig energie, geven fel licht en kunnen eenvoudig in een kas worden opgesteld. Het licht dat ze uitstralen is roze, die wordt geproduceerd door gelijktijdig gebruik van blauwe en rode diodes.

"Wetenschappers hebben vastgesteld dat dergelijke verlichting niet optimaal is, " zegt Anastasia Babkina, een lab-assistent bij de faculteit Fotonica en Optische Informatie. "Het ding is, een rode diode brandt in het bereik van ongeveer 650 nanometer, en het spectrum is erg smal, vergelijkbaar met die van een laser. Planten, echter, absorberen rood en IR-licht beter in het bereik dat iets meer is dan 650 nanometer, die mensen nauwelijks kunnen zien. Dus je ziet, dit betekent dat we het licht gebruiken dat comfortabeler is voor mensen en niet optimaal voor planten."

Dus hebben wetenschappers een materiaal gezocht voor lichtdiodelampen die licht produceren in een breder spectrum, inclusief het IR-bereik. Een groep onderzoekers van ITMO en Tomsk Polytechnic University nam deze taak op zich. Klassieke roodlichtdiodes gebruiken materialen op basis van mangaan- en europiumverbindingen. De kristallen van dit chemische element zorgen ervoor dat de diode uitzendt met een golflengte van ongeveer 650 nanometer, het licht rood maken, en samen met de emissie van de blauwe diode - roze.

"We hebben besloten om geen ander kristal te gebruiken, maar glaskeramiek, " zegt Anastasia Babkina. "Dit is een transitief materiaal tussen glas en kristal. Wat is het verschil? We moeten specifiek kristallen laten groeien, overwegende dat glas wordt gesynthetiseerd door gieten, en het kan snel en in grote hoeveelheden in elke gewenste vorm worden geproduceerd. Het nadeel is dat glas kwetsbaar is. Om deze reden, we nemen glas en beginnen het langzaam te kristalliseren zodat het de transparantie niet verliest. Als resultaat, we krijgen glas met microscopisch kleine kristallen erin die onzichtbaar zijn voor het oog. Een dergelijk materiaal is steviger, heeft betere lichtgevende eigenschappen, en heet glaskeramiek."

Chroom wordt in de productiefase aan glaskeramiek toegevoegd:dit geeft het materiaal een roze tint waardoor het tegelijkertijd rood en IR-licht kan produceren. Er zijn twee mogelijke toepassingen voor het nieuwe materiaal. De eerste is om het te frezen om microdeeltjes te verkrijgen die kunnen worden gebruikt om een ​​nieuw type lichtdiode te produceren. Dit biedt mooie vooruitzichten, maar de introductie van zo'n technologie kost veel tijd en geld. Een andere optie is om er lampenkappen van te maken.

"We kunnen blauwe en groene lichtdiodes nemen en onze glaskeramiek als filter gebruiken om een ​​breedspectrumemissie te verkrijgen die het IR-bereik omvat, " legt Anastasia Babkina uit.