На шляху до фантастичного тривимірному монітору Автор: Andriy · Опубліковано: 11.03.2010 10:08 · Розділ: Нові технології

Зображення тривимірної структури, згенероване за допомогою інфрачервоного лазера, керованого компютером. Фото взято з сайту sci-lib.com
Зображення тривимірної структури, згенероване за допомогою інфрачервоного лазера, керованого компютером. Фото взято з сайту sci-lib.com

Дослідники з Сінгапуру знайшли простий спосіб контролювати зростання тонких кристалічних структур, що мають корисні оптичні властивості. Їх методика полягає у використанні лантанідів на етапі росту кристалів як інструменту управління. Завдяки важким елементам вченим вдається управляти структурою, розміром і спектром емісії кристалів NaYF4.

Кристали NaYF4, відомі як «перетворені нанокристали», могли б відігравати ключову роль у розвитку технологій тривимірного відображення, завдяки своїй здатності поглинати інфрачервоне випромінювання, випромінюючи при цьому фотони у видимому діапазоні.

Одним з перспективних застосувань цих кристалів є створення тривимірного «екрану». Для цього нанокристали NaYF4 розсіюються всередині тіла з прозорого силікону. Для відображення інформації на такому «екрані» використовується інфрачервоний лазер. Своїм невидимим для людського ока світлом лазер пронизує «екран», фокусуючись в потрібних точках, і, тим самим, підсвічуючи потрібні нанокристали (змушуючи їх випромінювати видиме світло).

З огляду на нетоксичність і високу біологічну сумісність NaYF4, цей матеріал може використовуватися в майбутньому не тільки для тривимірних дисплеїв, але і в методиках біозображення або люмінесцентного біологічного маркування.

Проте, щоб ефективно працювати в рамках цієї методики, кристали NaYF4 повинні мати розміри менше 20 нм і володіти гексагональною кристалічною структурою. Цей факт є суттєвою перешкодою, тому що нанокристали NaYF4 мають кубічну структуру, а перетворення до гексагональної кристалічної решітки вимагає присутності додаткових хімічних реагентів і тривалої термічної обробки. При цьому реакція перетворення може призвести до додаткових проблем, наприклад, до склеювання окремих нанокристалів між собою або зміни їх розмірів.

Для вирішення цієї проблеми група дослідників з National University of Singapore (Сінгапур) знайшла відносно простий метод керування ростом нанокристалів NaYF4: додавання невеликої кількості іонів лантаніди як "каталізатора".

Застосування важких елементів як інструмент управління хімічними процесами формування кристалів - не новина. Зазвичай додані таким чином важкі елементи називають «присадками», а подібна методика використовується при виробництві гібридних матеріалів з незвичайними або налаштованими властивостями. Але до цих пір ніхто не практикував додавання важких елементів при вирощуванні кристалів NaYF4.

Ретельно вивірена кількість іонів «присадки» дозволяє вченим на стадії росту кристала вибрати, в яку саме структурну форму будуть зібрані атоми. Крім того, вони можуть керувати розмірами нанокристалів; результуюча структура може бути від кількох сотень до 10 нм. А для застосування нанокристалів в системах тривимірного відображення важливий і ще один варійований параметр - колір випромінювання видимого діапазону, що випускається нанокристалом при опроміненні інфрачервоним лазером. На сьогоднішній день завдяки розробленій методиці вченим доступний широкий діапазон кольорів від зеленого і білого до синього.

Серія експериментів, проведених вченими, почалася з того, що було відзначено вплив іонів гадолінію на форму кристалічної решітки одержуваних нанокристалів NaYF4. Це відбувається через те, що деякі іони гадолінію заміщають ітрій в кристалічній решітці, в результаті на світ з'являються кристали з суміші NaGdF4 і NaYF4. Присутність окремих іонів Gd визначає структуру іншої частини кристала, змушуючи хімічні зв'язки вибудовуватися по гексагональній схемі.

Після цього відкриття команда досліджувала вплив і інших лантанідів. Було виявлено, що додавання самарію і неодимію дозволило створити нанокристали меншого розміру, в той час як ербій, ітербій і туліум змінили колір випромінюваного видимого світла.

Джерело sci-lib.com


Інші новини розділу

  • Цікаві факти про компресор

    Цікаві факти про компресор · Jane Holiday · 19.05.2017 12:02

    Компресор – це енергетична машина чи пристрій для підвищення тиску (стискання) та переміщення газоподібних речовин. «Батьком» компресора був насос, він винайдений тисячу років тому. Зараз вони використовуються в найрізноманітніших галузях промисловості.


  • Стиснене повітря - новий спосіб збереження енергії

    Стиснене повітря - новий спосіб збереження енергії · kseniya_www · 15.04.2017 21:14

    Канадська компанія Hydrostor розробила нову систему зберігання енергії на основі стисненого повітря, яка дешевша літій-іонних акумуляторних батарей, а також не використовує природний газ, як це роблять інші системи такого типу.


  • 2017: найочікуваніші гаджети

    2017: найочікуваніші гаджети · Anastasia · 16.01.2017 10:19

    Минулий рік не відзначився революційними новинками у сфері широкого вжитку. Прозорі чи гнучкі смартфони не з’явилися на ринку, а гаджети, які працюють за допомогою безпровідної зарядки акумулятора, без сумніву потрібно вдосконалювати. Також відкритим залишається питання про заряд звичних акумуляторів, які при інтенсивному використанні смартфону працюють не більше одного дня. До вашої уваги підбірка апаратів, які будуть конкурувати на ринку і зацікавлять суспільство у 2017.


  • Найкращі технологічні новинки 2016

    Найкращі технологічні новинки 2016 · Anastasia · 09.01.2017 13:35

    Минулий рік видався багатим на техно-новинки в сфері віртуальної реальності та використання дронів. Не менш важливим є представлення концепту «сонячного даху», що у майбутньому дасть можливість позбавитися електроенергії. Інтенсивність розвитку саме цих відгалужень зумовлена в першу чергу потребою людства у збереженні екологічної системи нашої планети.


  • Як вибрати праску?

    Як вибрати праску? · Anastasia · 04.01.2017 17:06

    Вдома ми користуємося багатьма гаджетами, які спрощують нам життя і допомагають виглядати на всі сто. Тому при виборі праски для домашнього вжитку ще в магазині слід звертати увагу на такі дрібниці як поверхня, якість ручки та допоміжні деталі. Далі декілька корисних порад, щоб обрати найоптимальніший варіант за співвідношенням ціна - якість.