Erb udoskonali światłowody i ogniwa słoneczne

Grafen zyskał właśnie konkurenta do miana „nadziei elektroniki". Konkurentem tym jest związek erbu, który ma niezwykle przydatne właściwości optyczne.

Po pierwsze, erb emituje fotony o długości fali 1500 nanometrów, która to długość jest wykorzystywana do komunikacji optycznej. Pierwiastek działa więc jak wzmacniacz sygnału w światłowodach.

Po drugie, erb absorbuje część światła słonecznego, która nie jest absorbowana przez krzem. To pozwoli na wykorzystanie go do polepszenia efektywności ogniw słonecznych.

Oczywiście erb wykorzystywano już wcześniej, jednak dotychczas nie można było użyć go zbyt dużo, gdyż większa ilość erbu powodowała.... pogorszenie właściwości optycznych urządzeń, w których go stosowano.

Najnowsze odkrycie pozwoli na nawet 1000-krotne zwiększenie ilości erbu w światłowodach, przełącznikach optycznych czy ogniwach słonecznych. Naukowcy z Arizona State University (ASU) stworzyli bowiem nowy związek - chlorek krzemianowy erbu.

Gdy używamy tradycyjnych związków erbu do wzmocnienia sygnału w światłowodzie, erbu jest tam tak niewiele, że wzmocnienie uzyskiwane jest dopiero na długim odcinku. Zwykle nie stanowi to większego problemu, jednak powoduje, że erbu nie można wykorzystać w roli wzmacniacza sygnału w krótkich światłowodach, a zatem będzie on nieprzydatny jeśli np. wykorzystamy światłowody wewnątrz komputera. Teraz, dzięki nowemu związkowi, erb znajdzie zastosowanie i w takich miejscach.

Erb zwiększy też efektywność krzemowych ogniw słonecznych. Krzem słabo absorbuje światło słoneczne o długości fali większej niż 1100 nanometrów. Dodanie erbu spowoduje, że dwa lub więcej fotony o małej energii zostaną zmienione w jeden foton niosący więcej energii i to taki foton zostanie zaabsorbowany przez krzem, co zwiększy efektywność ogrniwa.

Co więcej, erb absorbuje też światło ultrafioletowe i emituje światło widzialne. To z jednej strony pozwoli jeszcze bardziej zwiększyć efektywność ogniw, a z drugiej przyda się do udoskonalenia LED-ów.

Pożyteczne właściwości erbu znane są od dawna, jednak dotychczas były problemy z uzyskaniem odpowiedniej jakości materiału. Tradycyjne podejście zakładało wzbogacanie erbem krzemu czy innego materiału, z którego zbudowane było dane urządzenie.

Problemem był fakt, że nie byliśmy w stanie wprowadzić wystarczającej liczby atomów erbu do kryształów, bez pogarszania ich właściwości optycznych, gdyż zbyt wiele materiału wzbogacającego powodowało, że zbijał się on w grupy, co źle wpływa na właściwości optyczne - mówi profesor Cun-Zhen Ning z ASU. Dzięki nowemu materiałowi możemy dodać 1000-krotnie więcej atomów erbu, co oznacza, że wiele urządzeń można będzie zintegrować w układzie scalonym - dodaje.

Do odkrycia chlorku krzemianowego erbu doszło przypadkiem. Próbowaliśmy wzbogacić erbem krzemowe nanowłókna. Jednak zaskoczyły nas właściwości uzyskanego materiału. To był nowy materiał. Nie wiedzieliśmy, co to jest. W literaturze nie znaleźliśmy żadnych jego opisów. Ponad rok zajęło nam przekonanie się, że mamy nowy kryształ, którego nikt wcześniej nie wyprodukował - stwierdza Ning.

Uczony dodaje, że wstępne badania wykazały, iż chlorek krzemianowy erbu może mieć wiele interesujących, nieodkrytych jeszcze, właściwości.

światłowody erb chlorek krzemianowy erbu grafen