Le luci rosa brillanti vengono utilizzate per fornire un'illuminazione sufficiente per ospitare le piante. Lampade simili sono utilizzate anche dagli agricoltori nelle serre. Ancora, gli specialisti in fotofisiologia sostengono che tali lampade non forniscono tutta la luce di cui le piante hanno bisogno. Gli scienziati di ITMO in collaborazione con i loro colleghi della Tomsk Polytechnic University hanno sviluppato sorgenti luminose in ceramica con l'aggiunta di cromo:la luce di tali lampade offre non solo luce rossa ma anche luce a infrarossi (IR), che dovrebbe avere un effetto positivo sulla crescita delle piante. I risultati della ricerca sono ora pubblicati in Materiali ottici .

Coltivazione di ortaggi, frutta e bacche in enormi serre piuttosto che in campo aperto sta diventando sempre più comune. In tali strutture, le piante sono protette dalla grandine, siccità e freddo. Però, gli agricoltori devono compensare la mancanza di luce solare naturale in tali serre. Le strutture agricole avanzate utilizzano a questo scopo diodi luminosi:consumano poca energia, emettono una luce intensa e possono essere facilmente installati in una serra. La luce che emettono è rosa, che viene prodotto dall'uso simultaneo di diodi blu e rossi.

"Gli scienziati hanno stabilito che tale illuminazione non è ottimale, "dice Anastasia Babkina, un assistente di laboratorio presso la Facoltà di Fotonica e Informazione Ottica. "Cosa è, un diodo rosso si accende nell'intervallo di circa 650 nanometri, e il suo spettro è molto ristretto, simile a quello di un laser. Impianti, però, assorbe meglio la luce rossa e IR nella gamma che è un po' più di 650 nanometri, che la gente riesce a malapena a vedere. Come vedi, questo significa che usiamo la luce che è più confortevole per l'uomo e non ottimale per le piante".

Quindi gli scienziati hanno cercato un materiale per lampade a diodi luminosi che producono luce in uno spettro più ampio, compresa la gamma IR. Un gruppo di ricercatori dell'ITMO e della Tomsk Polytechnic University ha assunto questo compito. I classici diodi a luce rossa utilizzano materiali a base di manganese e composti di europio. I cristalli di questo elemento chimico fanno emettere il diodo alla lunghezza d'onda di circa 650 nanometri, facendo la luce rossa, e congiuntamente con l'emissione del diodo blu-rosa.

"Abbiamo deciso di non utilizzare un cristallo diverso, ma vetroceramica, " dice Anastasia Babkina. "Questo è un materiale transitivo tra vetro e cristallo. Qual è la differenza? Dobbiamo coltivare specificamente i cristalli, considerando che il vetro è sintetizzato per stampaggio, e può essere prodotto rapidamente e in grandi quantità in qualsiasi forma tu abbia bisogno. Lo svantaggio è che il vetro è fragile. Per questa ragione, prendiamo il vetro e iniziamo a cristallizzarlo lentamente in modo che non perda trasparenza. Di conseguenza, otteniamo vetro con all'interno cristalli microscopici invisibili all'occhio. Tale materiale è più robusto, ha migliori proprietà luminescenti, e si chiama vetroceramica."

Il cromo viene aggiunto alla vetroceramica in fase di produzione:questo conferisce al materiale una tonalità rosa che gli consente di produrre contemporaneamente luce rossa e IR. Ci sono due potenziali applicazioni per il nuovo materiale. La prima è macinarlo per ottenere microparticelle che possono essere utilizzate per produrre un nuovo tipo di diodo luminoso. Questo offre grandi prospettive, ma l'introduzione di una tale tecnologia richiede molto tempo e denaro. Un'altra opzione è usarla per creare paralumi.

"Possiamo prendere diodi a luce blu e verde e utilizzare la nostra vetroceramica come filtro per ottenere un'emissione ad ampio spettro che includerà la gamma IR, " spiega Anastasia Babkina.