Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Порошок, полученный в ходе пиролиза аэрозоля.
Рис. 2. Образцы прозрачной керамики.
Рис. 3. Микроструктура прозрачной керамики (полировка и термическое травление).
Рис. 4. Спектр пропускания прозрачной керамики.
Рис. 5. Спектр испускания при облучении ИК-излучением с длиной волны 980 нм. На вставке изображена светящаяся таблетка.

Прозрачная нанокерамика с эффектом повышающего преобразования частоты света

Ключевые слова:  дисплей, люминесценция, прозрачная керамика

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

22 марта 2008

Концепции получения прозрачной для видимого света керамики были разработаны 40 лет назад, однако до сих пор контролируемый синтез подобных материалов с требуемыми параметрами является сложной задачей. Такая керамика при достижении высокого качества могла бы использоваться, в частности, для производства лазеров (YAG, Nd:YAG, Yb:Y2O3 и т.п.). Качественная прозрачная керамика обычно получается из веществ, имеющих кубическую кристаллическую структуру, т.к. в ней можно избежать рассеяния света из-за эффекта двойного лучепреломления. В принципе, чем меньше размер зерен и число дефектов, тем выше должна быть прозрачность материала.

Для получения плотной прозрачной керамики необходимо использовать нанопорошки и проводить спекание при достаточно низких температурах, чтобы избежать значительного роста зерен. Исследователи из University of Michigan и Sandia National Laboratories (США) получили нанопорошки Y2O3, допированного иттербием, тулием и эрбием, методом пиролиза аэрозолей и изготовили из них образцы прозрачной керамики.

В полученном порошке размер частиц не превышал 50 нм (рис. 1). Порошки спрессовывались в таблетки, сырая плотность которых составляла 60-63 % от теоретической. Далее таблетки спекались при 1400 °С до плотности 95 %, а после этого дополнительно подвергались изостатическому прессованию при тех же 1400 °С и итоговому отжигу при 1250 °С. В результате получались прозрачные таблетки, приведенные на рисунке 2. Микроструктура керамики представлена на рисунке 3. Итоговая плотность составила 98 % при среднем размере зерен 400 нм.

Спектр пропускания изображен на рисунке 4. Хотя прозрачность в видимой области спектра далека от идеальной, одна все же достаточна для практических применений. Для света с длиной волны 980 нм наблюдается сильное поглощение. При освещении материала светом с такой длиной волны, он излучает на 662 нм, т.е. происходит повышающее преобразование частоты (рис. 5). Как отмечают авторы, такое явление для прозрачной керамики ранее не было описано.

По мнению ученых, такой материал может быть использован для создания, ни много ни мало, 3D дисплея. Принцип действия у него следующий. Берется полая оболочка (лучше сфера), по поверхности которой упорядоченно распределены пиксели люминофора, обладающего свойством повышающего преобразования частоты. Тогда при освещении пикселей изнутри лазером они начнут светиться в видимом диапазоне, что мы и увидим снаружи. Пиксели не должны быть больше 50 мкм, и их необходимо разделить неизлучающим материалом. Такую матрицу можно попытаться изготовить путем экструзии полимера, содержащего частицы люминофора. В общем, осталось только научиться прессовать таблетки микронных размеров, и можно будет делать из них пиксели.

Работа «Transparent, Polycrystalline Upconverting Nanoceramics: Towards 3-D Displays» опубликована в журнале Advanced Materials.



Источник: Wiley InterScience



Комментарии
Потрясающе! А знаете ли вы, сэры, как устроена "зеленая" лазерная указка?
Трусов Л. А., 22 марта 2008 19:39 
неужели там керамика?
Не, там н наоборот облучаемый ИК-лазером кристалл вовсю генерит вторую гармонику безо всякой нанотехнологии.
Трусов Л. А., 22 марта 2008 20:07 
тут вся фишка в керамике
Тогда непонятно зачем здесь 3Ди дисплей. Его можно сделать по такому принципу и при существующей технологии. Причем это будет наверное один из самых сложных способов проекции изображения на сферу. У древнего фантаста Днепровского по такому принципу была устроена память робота на манер ЭЛТ трубки рисующей на сфере покрытой люминофором.
Вдобавок изображение монохроматическое. В очередной раз изучение свойств материала выдано за разработку технологии. Знаете с таким успехом я могу в своей лабе взять ксеноновую лампу и тефлоновую сковородку и пожарить яичницу. После напишу статью: еще один шаг к световой кухне будущего!
Трусов Л. А., 22 марта 2008 22:17 
а вот и мне не понятно, при чем тут 3д дисплей. но так как рассказ про него занимает 75% статьи, я подумал, что кто-нить мне объяснит, что к чему.
то ли курили авторы чего... то ли в адвансед материалз очень захотелось.
По-моему, именно в крутой журнал авторам и захотелось .
Ионы эрбия в поликристаллической, кристаллической или стеклянной матрице, даже в керамике, люминесцируют при облучении диодным или твердотельным лазером с излучением около 1 мкм за счет поэтапного поглощения этого света на электронные состояния ионов эрбия. Причем, свечение может быть и с более высоколежащих уровней. В этих случаях свет будет зеленым или желтым. Тут даже иттербий, по-моему, не нужен, но от него в данном случае хуже не будет, просто поглощение 1-мкм света интенсивнее будет. Это известно, мне кажется, лет 60, а то и больше. Во всяком случае, визуализаторы ближнего ИК света (0.8-1.1 мкм) на этом принципе и построены.
При чем здесь 3D-дисплеи непонятно. Да и керамика их далеко невыдающаяся, мы тоже такую умеем делать, только современными методами анализа структуры не, к сожалению, не всегда обладаем.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Углеродный наноматериал "Таунит"
Углеродный наноматериал "Таунит"

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Морзе для металлов с графеном и силиценом. Нанокомпозит растет и упрочняется, используя CO2 из окружающего воздуха и солнечный свет. Рассеяние – не проблема, а возможность точных измерений. Электрическое управление скирмионной фазой. Академик Борис Патон отмечает 100-летний юбилей.

В Москве состоялась 12-я церемония вручения национальных стипендий L'oreal-Unesco «Для женщин в науке»
26 ноября в Москве в Государственном музее изобразительных искусств имени А.С. Пушкина прошла 12-я церемония вручения национальных стипендий L'ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке». Десяти молодым российским женщинам-учёным вручены стипендии, призванные помочь талантливым и перспективным специалистам в различных областях знаний развивать свою научную карьеру в России.

Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира
Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира. Химический турнир – это командное творческое соревнование для школьников в формате мини-конференции. Команда может состоять из 4 - 6 человек, зарегистрироваться можно до 15 декабря включительно. Тема химического турнира этого учебного года – «Химия и океан».

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Рентгеновская микроскопия
А.В.Афонин, Мельников Геннадий Семенович
В предлагаемом кратком обзоре сделана попытка оценки возможностей применения рентгеновских методов анализа регулярных структур. Обзор может быть полезен участникам наноолимпиады и всем, кто интересуется современными методами анализа и их последовательным развитием.

Как работает оптический нанопинцет
Богданов Константин Юрьевич
Оптический (или лазерный) пинцет представляет из себя устройство, использующее сфокусированный луч лазера для передвижения микроскопических объектов и удержания их в определённом месте. Автор этой статьи постарается в популярной форме ответить на вопрос - почему некоторые частицы, оказавшись в лазерном луче, стремятся в ту область, где интенсивность света максимальна, т.е. в фокус. И это устройство теперь связано с Нобелевскими премиями навечно!

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.