Ученые из Университета Кюсю создали твердый материал, который умеет превращать обычный видимый солнечный свет в ультрафиолетовое излучение. Это открытие позволит создавать более эффективные солнечные технологии. В реальных условиях на улице эффективность такого преобразования составила 1,9% — цифра может показаться скромной, но для работы под обычным солнечным светом это отличный результат. Об этом сообщает SciTechDaily.
![]()
Фото из открытых источников / © GigaChat
Суть процесса в том, что две частицы света (фотоны) объединяются в одну. В обычной ситуации такое невозможно, но в квантовом мире законы работают иначе. Этот эффект называется фотоапереработкой (или upconversion).
«Мы «складываем» энергию двух фотонов видимого света, чтобы получить один ультрафиолетовый. Это увлекательный процесс», — рассказывает руководитель исследования Ёити Сасаки.
В основе технологии лежит механизм триплет-триплетной аннигиляции. Специальная молекула-донор поглощает видимый свет и переводит свои электроны в возбужденное состояние. Затем энергия передается молекуле-акцептору. Когда встречаются два таких «заряженных» состояния, они сливаются и выбрасывают один мощный УФ-фотон.
Раньше подобные системы работали только в жидкостях, где молекулы свободно двигаются. Но такие жидкости токсичны и быстро испаряются. Создать надежный твердый материал, где молекулы не мешают друг другу, но при этом эффективно передают энергию, было главной задачей.
Решение нашли в органическом полупроводнике DHI. Ученые добавили к нему специальные боковые цепи, которые работают как распорки. Они удерживают молекулы на нужном расстоянии: достаточно близко для передачи энергии, но достаточно далеко, чтобы не гасить друг друга. В итоге материал дает яркое свечение и сохраняет эффективность: квантовый выход флуоресценции превысил 60%.
Ультрафиолет — это не только причина загара и солнечных ожогов. Он критически важен для дезинфекции воздуха и воды, так как разрушает ДНК бактерий и вирусов без химии. Кроме того, УФ-излучение незаменимо в 3D-печати для быстрого отверждения смол и в стоматологии для затвердевания пломбировочных материалов. До этого открытия использовать солнечный свет для таких задач было сложно из-за низкой доли УФ-лучей в общем спектре.
Материал прост в производстве и не требует дорогих компонентов. Исследователи уже подали заявку на патент и видят будущее технологии в фотокатализе, очистке воздуха в помещениях и печати при слабом освещении.
