Med en porositet på 99,99 %, den består praktiskt taget bara av luft, vilket gör det till ett av de lättaste materialen i världen:Aerobornitrid är namnet på materialet som utvecklats av ett internationellt forskarlag under ledning av Kiel University. Forskarna antar att de därmed har skapat en central grund för att få in laserljus i ett brett användningsområde. Baserat på en bor-kväveförening, de utvecklade en speciell tredimensionell nanostruktur som sprider ljus mycket starkt och knappast absorberar det. Bestrålat med laser, materialet avger jämn belysning, som, beroende på typen av laser, är mycket effektivare och kraftfullare än LED-ljus. Således, lampor för bilstrålkastare, projektorer eller rumsbelysning med laserljus kan bli mindre och ljusare i framtiden. Forskargruppen presenterar sina resultat i det aktuella numret av den välrenommerade tidskriften Naturkommunikation , som publicerades idag.

Mer ljus på det minsta utrymmet

Inom forskning och industri, laserljus har länge ansetts vara "nästa generation" av ljuskällor som till och med kan överträffa effektiviteten hos lysdioder (ljusemitterande diod). "För mycket ljus eller mycket ljus, du behöver ett stort antal lysdioder och därmed utrymme. Men samma mängd ljus kan också erhållas med en enda laserdiod som är en tusendel mindre, " Dr. Fabian Schütt betonar potentialen. Materialforskaren från arbetsgruppen "Functional Nanomaterials" vid Kiel University är den första författaren till studien, som involverar andra forskare från Tyskland, England, Italien, Danmark och Sydkorea.

Kraftfulla små ljuskällor tillåter många applikationer. De första testapplikationerna, som i bilstrålkastare, finns redan tillgängliga, men laserlampor har ännu inte blivit allmänt accepterade. Å ena sidan, detta beror på den intensiva, riktat ljus från laserdioderna. Å andra sidan, ljuset består av bara en våglängd, så det är monokromatiskt. Detta leder till ett obehagligt flimmer när en laserstråle träffar en yta och reflekteras där.

Porös struktur sprider ljuset extremt kraftigt

"Tidigare utvecklingar för laserljus fungerar normalt med fosfor. de producerar ett relativt kallt ljus, är inte stabila på lång sikt och är inte särskilt effektiva, säger professor Rainer Adelung, chef för arbetsgruppen. Forskargruppen i Kiel tar ett annat tillvägagångssätt:De utvecklade en mycket spridande nanostruktur av hexagonal bornitrid, även känd som "vit grafen, " som absorberar nästan inget ljus. Strukturen består av ett filigrannätverk av otaliga fina ihåliga mikrorör. När en laserstråle träffar dessa, den är extremt spridd inuti nätverksstrukturen, skapa en homogen ljuskälla. "Vårt material fungerar mer eller mindre som en konstgjord dimma som producerar en uniform, behaglig ljuseffekt, " förklarar Schütt. Den starka spridningen bidrar också till att det störande flimret inte längre är synligt för det mänskliga ögat.

Nanostrukturen säkerställer inte bara att materialet tål det intensiva laserljuset, men kan också sprida olika våglängder. Röd, grönt och blått laserljus kan blandas för att skapa specifika färgeffekter utöver normalt vitt, t.ex. för användning i innovativ rumsbelysning. Här, extremt lätta laserdioder kan leda till helt nya designkoncept i framtiden. "Dock, för att konkurrera med lysdioder i framtiden, effektiviteten hos laserdioder måste också förbättras, " säger Schütt. Forskargruppen söker nu industriella partners för att ta steget från laboratoriet till applikationen.

Brett utbud av applikationer för flygmaterial

Samtidigt kan forskarna från Kiel använda sin metod för att utveckla mycket porösa nanostrukturer för olika material, förutom bornitrid även grafen eller grafit. På det här sättet, mer och mer nytt, lätta material, så kallade "flygmaterial, " är skapad, som möjliggör särskilt innovativa tillämpningar. Till exempel, forskarna forskar just nu i samarbete med företag och andra universitet för att utveckla självrenande luftfilter för flygplan.