Erstellt ein Material, das beim Erhitzen ein schmales Lichtspektrum abgibt

30.03.2020

Physiker des Rensselaer Polytechnic Institute haben einen dreidimensionalen photonischen Wolframkristall – ein Material, das die Eigenschaften eines Photons steuern kann – mit sechs verschobenen Schichten synthetisiert. Seine Kristallstruktur ähnelt Diamant, und das Material selbst hat auch einen optischen Resonator, der das Emissionsspektrum weiter einschränkt. Der photonische Kristall selbst komprimiert das emittierte Lichtspektrum auf einen Bereich von etwa einem Mikrometer. Mit dem Resonator können Sie diesen Wert auf 0,07 Mikrometer einschränken.

Beim Testen des neuen Materials platzierten die Wissenschaftler es auf einem Siliziumsubstrat Seite an Seite mit einem schwarzen Körper aus Kohlenstoffnanoröhrchen. Im Experiment erhitzten die Autoren die Materialien auf 600 K und maßen das Spektrum der von ihnen emittierten Strahlung. Es stellte sich heraus, dass der Emissionspeak bei einer Wellenlänge von 1,7 Mikrometern liegt, was dem Infrarotbereich entspricht. Außerdem ist die Intensität einer solchen Strahlung achtmal höher als die eines schwarzen Körpers.

Obwohl die aktuelle Theorie die beobachteten Phänomene noch nicht vollständig beschreiben kann, vermuten Wissenschaftler, dass sie mit der Verschiebung der Schichten des photonischen Kristalls zusammenhängen und Licht aus vielen Räumen innerhalb seiner Struktur entweichen lassen. Photonen prallen an zahlreichen Hindernissen in der Kristallstruktur des Materials ab und verändern deren Eigenschaften.

Das neue Material kann in Bereichen wie der Energiegewinnung, der Verfolgung und Identifizierung militärischer Ziele auf Basis von Infrarotstrahlung sowie der Herstellung von optischen Hochleistungsquellen im Infrarotbereich eingesetzt werden. Es wird auch Anwendung in der IR-Spektroskopie und -Optik als Komponente eines Infrarotlasers finden.

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