ساخت لامپ‌های پرنور و کم‌مصرف براساس نانوتکنولوژی

امروزه با خرید هر لامپ، در واقع چیزی شبیه اختراع توماس ادیسون در سال ۱۸۷۹ را خریده‌ایم. اما نانوتكنولوژی ممكن است موجب تولید لامپ‌هایی شود كه نور بیشتر و حرارت كمتری تولید كنند.
لامپ‌های امروزی هنوز مبتنی بر فناوری قرن نوزدهم هستند و نوع كار آن‌ها در ۱۲۰ سال گذشته تغییر نكرده است. تولید حرارت این لامپ ‌ها بیشتر از تولید نور آنها است. از آنجا كه یكی از چالش‌های بشر در قرن بیست و یكم، مساله انرژی است لذا برخی از متخصصان نانوتكنولوژی درصدد تولید لامپ‌هایی با نور بیشتر و حرارت كمتر برآمده‌اند.
عبور جریان الكتریسیته از درون یك سیم تنگستن در درون لامپ موجب درخشان شدن سیم و تولید نر و البته مقدار زیادی حرارت می‌گردد.
به عقیده ”شان‌لین“، فیزیكدان آزمایشگاه ملی ساندیا، لامپ‌ها در آینده می‌توانند همچنان برپایه تنگستن كار كنند اما به شكل بسیار متفاوتی كه می‌تواند حرارت تلف شده را به نور بیشتر تبدیل كند. وی برای جایگزینی رشته تنگستن با كریستال‌های فوتونیك تنگستن كار كرده است.
كریستال‌های فوتونیك كه اولین بار در سال ۱۹۸۷ به وجود آمدند، ساختارهای مصنوعی هستند كه می‌توانند جریان نور را تحت تاثیر قرار دهند. اثر آن‌ها بر جریان نور بسیار شبیه كنترل جریان الكتریسیته به وسیله نیمه هادی‌ها است. ساختار این ماده شامل حفره‌هایی با فواصل و زوایای معمولی (regular) است. هنگامی كه یك كریستال فوتونیك تحت حرارت می‌گیرد، می‌تواند بدون تبدیل انرژی به حرارت و اتلاف آن، بازتابش یا گسیل نور انجام دهد.
در آزمایشگاه لین، لامپ‌های معمولی شكسته می‌شوند تا رشته‌های تنگستن آن‌ها خارج شود. این تیم تحقیقاتی با استفاده از روش‌های ساخت نیمه‌هادی‌ها، تنگستن را به صورت میله‌های توخالی بسیار ریز درمی‌آورند. این میله‌ها به صورت متقاطع بر روی یكدیگر قرار گرفته و یك كریستال را تشكیل می‌دهند. رشته كریستال فوتونیك لین، شبیه یك فویل آلومینیومی بسیار نازك است.
ساختاردهی یك كریستال برای كنترل نور كار ساده‌ای نیست. نور از امواج الكترومغناطیس تشكیل شده و رفتار آن بستگی به طول این امواج دارد. نور می‌تواند بسته به طول موجش، مرئی یا نامرئی باشد. فواصل حفره‌ها در یك كریستال فوتونیك ممكن است به برخی طول موج‌ها اجازه عبور بدهد اما برخی دیگر را به دام انداخته و مانع عبور آن‌ها شود. یكی از نتایج جالب این است كه وقتی لین رشته‌های كریستال فوتونیك تنگستن را حرارت داد مشاهده كرد كه نور مادون قرمز عبوری از آن‌ها، بسیار بیشتر از رشته‌های تنگستن معمولی است. هرچند طول موج مادون قرمز به نور مرئی نزدیك است، اما این امواج در منطقه مرئی نیستند.
به عقیده ”لین“، كریستال فوتونیك نقره‌ای ارزان قیمت، قابلیت جایگزینی با رشته‌های تنگستن جامد درون لامپ‌ها را دارد. كریستال‌های فوتونیك همچنین ممكن است موجب افزایش كاركرد ژنراتورهای تولید برق، موتورها و تجهیزات دیگر شوند. اما برای این منظور هنوز باید شبكه‌های كریستال را كوچكتر كرد تا بتوان به محدوده طول موج‌های نور مرئی دست یافت. كوچك‌سازی این شبكه‌ها به كمك نانوتكنولوژی حداقل دو سال به طول خواهد انجامید.
نتایج تحقیقات فوق كه با حمایت وزارت انرژی آمریكا انجام گرفته است در مجله‌های Nature و Applied Physics Letters به چاپ رسیده است.

مینا محجوبیان- دبیرخانه معاونت منابع انسانی و بهبود بهره‌وری توانیر
منابع: سایتهای اینترنتی

منبع : ماهنامه صنعت برق