(Phys.org) —Een 'probleemmaker' van een vroegere methode van glasproductie zou een nieuwe toepassing kunnen vinden als optische diffusor in medische laserbehandelingen, communicatiesystemen en huishoudelijke verlichting.

Een vorm van kristal die lang werd beschouwd als een ongewenste en onbeminde 'steen' bij het maken van glas, zou praktisch kunnen worden gebruikt als een goedkope en efficiënte optische diffuser, die worden gebruikt om licht te verspreiden en te verzachten voor een reeks industriële en huishoudelijke toepassingen.

Devitrite is een vorm van kristal die wordt geproduceerd wanneer commercieel natronkalk-silicaglas gedurende langere tijd met warmte wordt behandeld. Omdat het de prestaties van glas verslechtert door het ondoorzichtig te maken, het werd beschouwd als een 'probleemmaker' in de glasproductie aan het begin van de 20e eeuw en, eenmaal geïdentificeerd, zijn functionele eigenschappen werden nooit bestudeerd. Verbeteringen in de commerciële glasproductie hebben het mogelijk gemaakt om het volledig uit het eindproduct te verwijderen.

Echter, onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben ontdekt dat ze verre van geschikt zijn voor de prullenbak, devitrite bezit eigenlijk veel nuttige eigenschappen die het geschikt zouden kunnen maken voor een reeks praktische toepassingen.

Schrijven in het journaal ACS Nano , de onderzoekers ontdekten dat de zeer optische kenmerken die ertoe bijdragen dat devitriet ongewenst wordt in commercieel glas, het buitengewoon nuttig kunnen maken als een goedkope en efficiënte optische diffuser.

Devitriet gekweekt in glas bestaat uit naaldachtige kristallen, gevormd tot waaierachtige vormen. De kleine afstanden tussen de naalden zijn vergelijkbaar met die van de golflengte van zichtbaar licht, dus wanneer licht door het devitriet gaat, het verstrooit het licht in brede hoeken tot 120 graden.

Optische diffusors worden meestal ofwel in massa geproduceerd door glas te zandstralen, wat resulteert in goedkope apparaten die licht op een relatief uniforme manier verspreiden, of duurdere holografische diffusors, die de vorm van de lichtstraal kan regelen.

De op devitriet gebaseerde diffusors ontwikkeld door onderzoekers van het Department of Engineering en het Department of Materials Science &Metallurgy diffunderen het licht breder dan de gezandstraalde apparaten, terwijl het enige controle geeft over de vorm van de straal, tegen lagere kosten dan de gemanipuleerde holografische apparaten.

Devitrite kan op grote schaal worden geproduceerd, gewoon door gewoon vensterglas met warmte te behandelen. De devitrietkristallen groeien in het glas zelf, waardoor de roosters robuust en bestand zijn tegen beschadigingen. In aanvulling, door het hoge smeltpunt van het glas zijn de diffusers bestand tegen temperaturen van meer dan 500°C.

Deze diffusors kunnen worden gebruikt in een reeks praktische toepassingen, van medische laserbehandelingen, naar optische beeldvorming, of zelfs bij dagelijks huishoudelijk gebruik. Bijvoorbeeld, de adoptie van hoogrenderende LED-verlichting is enigszins vertraagd door het harde licht dat LED's produceren. Een reproduceerbare, goedkope diffusor op een gewone LED-lamp zou dit probleem helpen oplossen, wat resulteert in zachter, warmer licht.

"Voor jaren, de eigenschappen van dit materiaal zijn niet onderzocht omdat het werd beschouwd als een probleem dat moest worden geëlimineerd in het glasproductieproces, " zegt Dr. Kevin Knowles van de afdeling Materiaalkunde en Metallurgie, die samen met Dr. Haider Butt de diffusers heeft ontwikkeld, nu van de Universiteit van Birmingham. "Maar door er nader naar te kijken, we ontdekten dat het een nieuw leven zou kunnen krijgen met echte praktische toepassingen."

De uitvinders ontwikkelen momenteel de technologie voor commercieel gebruik met de hulp van Cambridge Enterprise, de commercialiseringstak van de universiteit.