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二酸化チタンはレーザー LED の発光強度を増加させます

30.01.2023

酸化チタンは、LED の効率とフォトルミネッセンスを大幅に向上させます。主な光源としての白色 LED の優位性は、新しい代替品の出現によって間もなく終わる可能性があります。

ナノサイズの粒子が周期的に配列した二次元構造体であるフォトニック結晶またはナノアンテナは、高度な光制御技術として開発されています。ナノアンテナと蛍光体プレートの組み合わせに光を当てると、青色と黄色の光の調和のとれた組み合わせが生成されます。

白色 LED は、黄色蛍光体と青色レーザーダイオードで構成される白色レーザーダイオード (LD) の形で既に改良されています。青色の LD は指向性が高く、黄色の蛍光体はあらゆる方向に放射するため、望ましくない色の混合が発生します。

この問題を解決するために、研究者はアルミニウム金属を使用したナノアンテナと組み合わせた蛍光体プレートを開発しました。これにより、フォトルミネッセンスを増加させることができます。アルミニウムナノ粒子は効果的に光を散乱させ、その強度と方向を改善します。ただし、アルミニウムは光も吸収するため、出力が低下します。これは、特に高い光強度を必要とするタスクの場合、大きなボトルネックです。

京都大学の研究者チームは、アルミニウムを二酸化チタンに置き換えることで、直接光ルミネセンスを XNUMX 倍に増加させることに成功しました。

「二酸化チタンは、屈折率が高く、低照度で吸収されるため、最良の選択であることが判明しました」と、研究の筆頭著者である村井俊輔は述べています。

当初、酸化チタンの光散乱強度はアルミニウム金属の光散乱強度よりも小さいように見えましたが、チームはコンピューターシミュレーションを使用して、最適なナノアンテナ設計を開発しました。

「新しいナノアンテナ蛍光体は、照射中の温度上昇を抑えることができるため、非常に明るいがエネルギー効率の高い固体照明に有利です。最適なサイズを見つける過程で、最も薄い蛍光体が見つかったことに驚きました。最も明るいフォトルミネッセンスを生成し、直接放射の強度と総出力の両方がどのように増加するかを示しています.

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庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

地球磁場に対するスペースデブリの脅威 01.05.2024

地球を取り囲むスペースデブリの量が増加しているという話を聞くことがますます増えています。しかし、この問題の原因となるのは、現役の衛星や宇宙船だけではなく、古いミッションからの破片も含まれます。 SpaceX のような企業によって打ち上げられる衛星の数が増えると、インターネットの発展の機会が生まれるだけでなく、宇宙の安全保障に対する深刻な脅威も生まれます。専門家たちは現在、地球の磁場に対する潜在的な影響に注目している。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのジョナサン・マクダウェル博士は、企業は急速に衛星群を配備しており、今後100年間で衛星の数は000万基に増加する可能性があると強調する。これらの宇宙艦隊の衛星の急速な発展は、地球のプラズマ環境を危険な破片で汚染し、磁気圏の安定性を脅かす可能性があります。使用済みロケットからの金属破片は、電離層や磁気圏を破壊する可能性があります。これらのシステムは両方とも、大気の保護と維持において重要な役割を果たします。 ... >>

バルク物質の固化 30.04.2024

科学の世界には数多くの謎が存在しますが、その一つにバルク物質の奇妙な挙動があります。それらは固体のように振る舞うかもしれませんが、突然流れる液体に変わります。この現象は多くの研究者の注目を集めており、いよいよこの謎の解明に近づいているのかもしれません。砂時計の中の砂を想像してください。通常は自由に流れますが、場合によっては粒子が詰まり始め、液体から固体に変わります。この移行は、医薬品生産から建設に至るまで、多くの分野に重要な影響を及ぼします。米国の研究者は、この現象を説明し、理解に近づけようと試みました。この研究では、科学者たちはポリスチレンビーズの袋からのデータを使用して実験室でシミュレーションを実施しました。彼らは、これらのセット内の振動が特定の周波数を持っていること、つまり特定の種類の振動のみが材料を通過できることを発見しました。受け取った ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

エネルギー分野のフラーレンボール 08.02.2015

1985 年、化学者は初めてサッカーボールを合成しました。 60 個の炭素原子が、規則的な XNUMX と六角形によって形成された XNUMX 次元の幾何学図形に接続されて構成されていました。この分子はフラーレンと呼ばれ、XNUMX 年間、実験室で綿密に研究されてきました。

化学者たちは、カーボンボールを使って非常に巧妙なトリックを行うことを学びました。その表面にさまざまな分子を固定し、金属原子を内部に配置し、フラーレンに基づいて太陽電池を作成できることさえ示しました。フラーレンに関するすべての科学記事で、科学者はフラーレンはさまざまな分野で使用できると述べていますが、実際の用途には至りませんでした。フラーレンは、研究者たちの手にある楽しいおもちゃのままでした。しかし今、分子球が人類に役立つ本当のチャンスが来ています。

チャーマーズ工科大学のスウェーデンの研究者は、フラーレンが高電圧ケーブルを作るために使用される絶縁体の抵抗を増加させることができることを示しました. ワイヤレス電力の時代が来るまでは、エネルギーを遠くに送る最も信頼できる方法は通常のケーブルです。さまざまな発電所から消費者まで何キロにもわたる送電線が伸びています。ほとんどの家庭用電化製品は 220 ボルトで駆動されます。産業機器は、多くの場合 380 ボルトを使用します。どちらの電圧も危険であり、致命的な場合もありますが、低電圧クラスに属しています。

実際のところ、長距離にわたってエネルギーを伝送するには、数十万ボルトもの高電圧が必要です。たとえば、シベリアの発電所からウラルの産業企業に送電するために、前世紀の80年代に、最大1,1万ボルトの超高圧送電線が建設されました。電線を介した送電中の損失を減らすには、高電圧を使用する必要があります。電圧が高いほど、発電所から消費者に至るまでの過程で失われるエネルギーが少なくなります。

架空送電線があります。これらは、ポールやマストにぶら下がっている裸のワイヤーです。それらを使用できない場合は、ケーブルラインが敷設されます。ケーブルは地下または水中に敷設できます。ケーブルでは、電流を運ぶ金属ワイヤが、非導電性材料である絶縁体の層に囲まれています。高電圧ケーブルの製造には、従来の包装袋と同じポリマーであるポリエチレン絶縁体が使用されています。しかし、ポリエチレンの絶縁能力は無限ではありません。特定の限界を超えると、故障が発生し、ケーブルラインが完全に機能しなくなります。また、地中や水中に敷設されたケーブルの交換は面倒な作業です。

では、カーボンサッカーボールはどうなるのでしょうか。フラーレン分子をポリエチレンに添加すると、絶縁性が向上することがわかりました。フラーレン変性ケーブルは、従来のケーブルよりも耐電圧が 26% 高くなります。これは、26% 多くのエネルギーを透過できることを意味します。この効果を達成するために、スウェーデンの化学者は、ポリエチレン XNUMX キログラムあたり XNUMX グラムのフラーレンを含む断熱材を作成しました。

フラーレンは非常に特殊な電子的性質を持っています。ポリエチレンの絶縁特性を破壊する高エネルギー電子をトラップできます。フラーレンはそのような電子を受け取り、ポリマーが分解されるのを防ぎます。この発見は、エネルギー分野で革命を起こすものの XNUMX つではありませんが、産業界では、効率を XNUMX% ずつ向上させることで、大量の材料とメガワットの電力を節約できます。

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