Con una porosità del 99,99 %, consiste praticamente solo di aria, rendendolo uno dei materiali più leggeri al mondo:Aerobornitride è il nome del materiale sviluppato da un team di ricerca internazionale guidato dalla Kiel University. Gli scienziati presumono di aver creato in tal modo una base centrale per portare la luce laser in un'ampia gamma di applicazioni. Basato su un composto boro-azoto, hanno sviluppato una speciale nanostruttura tridimensionale che disperde la luce in modo molto forte e la assorbe a malapena. Irradiato con un laser, il materiale emette un'illuminazione uniforme, quale, a seconda del tipo di laser, è molto più efficiente e potente della luce a LED. Così, lampade per fari di automobili, i proiettori o l'illuminazione della stanza con luce laser potrebbero diventare più piccoli e più luminosi in futuro. Il team di ricerca presenta i propri risultati nell'attuale numero della rinomata rivista Comunicazioni sulla natura , che è stato pubblicato oggi.

Più luce nel minimo spazio

Nella ricerca e nell'industria, la luce laser è stata a lungo considerata la "prossima generazione" di sorgenti luminose che potrebbero addirittura superare l'efficienza dei LED (diodo a emissione di luce). "Per molto luminoso o molta luce, hai bisogno di un gran numero di LED e quindi di spazio. Ma la stessa quantità di luce si potrebbe ottenere anche con un singolo diodo laser di un millesimo più piccolo, " Il Dr. Fabian Schütt sottolinea il potenziale. Lo scienziato dei materiali del gruppo di lavoro "Functional Nanomaterials" della Kiel University è il primo autore dello studio, che coinvolge altri ricercatori dalla Germania, Inghilterra, Italia, Danimarca e Corea del Sud.

Piccole sorgenti luminose potenti consentono numerose applicazioni. Le prime applicazioni di prova, come nei fari delle auto, sono già disponibili, ma le lampade laser non sono ancora state ampiamente accettate. Da una parte, questo è dovuto all'intenso, luce diretta dei diodi laser. D'altra parte, la luce è costituita da una sola lunghezza d'onda, quindi è monocromatico. Ciò porta a uno sfarfallio spiacevole quando un raggio laser colpisce una superficie e vi viene riflesso.

La struttura porosa diffonde la luce in modo estremamente forte

"I precedenti sviluppi della luce laser normalmente funzionano con i fosfori. Tuttavia, producono una luce relativamente fredda, non sono stabili a lungo termine e non sono molto efficienti, "dice il professor Rainer Adelung, capogruppo di lavoro. Il team di ricerca di Kiel sta adottando un approccio diverso:ha sviluppato una nanostruttura ad alta dispersione di nitruro di boro esagonale, noto anche come "grafene bianco, " che non assorbe quasi la luce. La struttura è costituita da una rete in filigrana di innumerevoli microtubi cavi sottili. Quando un raggio laser li colpisce, è estremamente disperso all'interno della struttura della rete, creando una sorgente luminosa omogenea. "Il nostro materiale agisce più o meno come una nebbia artificiale che produce un'uniforme, piacevole resa luminosa, " spiega Schütt. La forte dispersione contribuisce anche al fatto che il fastidioso sfarfallio non è più visibile all'occhio umano.

La nanostruttura non solo assicura che il materiale resista all'intensa luce laser, ma può anche disperdere lunghezze d'onda diverse. Rosso, la luce laser verde e blu possono essere miscelate per creare effetti di colore specifici oltre al normale bianco, ad esempio per l'uso nell'illuminazione innovativa della stanza. Qui, diodi laser estremamente leggeri potrebbero portare a concetti di design completamente nuovi in ​​futuro. "Però, per poter competere in futuro con i LED, anche l'efficienza dei diodi laser deve essere migliorata, " afferma Schütt. Il team di ricerca è ora alla ricerca di partner industriali per passare dal laboratorio all'applicazione.

Ampia gamma di applicazioni per materiali aeronautici

Nel frattempo i ricercatori di Kiel possono usare il loro metodo per sviluppare nanostrutture altamente porose per diversi materiali, oltre al nitruro di boro anche grafene o grafite. In questo modo, sempre più nuovo, materiali leggeri, cosiddetti "aeromateriali, " sono creati, che consentono applicazioni particolarmente innovative. Per esempio, gli scienziati stanno attualmente svolgendo ricerche in collaborazione con aziende e altre università per sviluppare filtri dell'aria autopulenti per aerei.