Фотонные кристаллы представляют собой наноскопические структуры, способные пропускать свет лишь определённых длин волн, отражая (или блокируя) другие. Этот талант вкупе с высочайшей эффективностью контроля и фильтрования света делает их особенно полезными в таких практически важных областях, как фотовольтаика (для обеспечения попадания на рабочий материал батареи света со строго оптимальной длиной волны).

Видимо, находясь под впечатлением от возможных последствий заваливания страны ртутью из новомодных флюоресцентных ламп, Сергей Белоусов и его коллеги из компании Kintech Lab (Россия) вместе с Глобальным исследовательским центром корпорации GE (США) заявили, что знают, как

ещё можно применить фотонные кристаллы на благо обывателя и окружающей среды.

Учёным удалось продемонстрировать полезность фотонных кристаллов для улучшения светоизлучающей эффективности вольфрамовой нити, что вполне можно расценивать как повторное изобретение лампочки накаливания.

Рис. 1. Фотонные наносферы вольфрама (микрофотография Kintech Lab).

Лампочки накаливания всё резче критикуются «зелёными» за низкий КПД, а иногда их даже запрещают к использованию. У вольфрама высокая температура плавления (3 695 К), то есть он может быть безопасно нагрет до свечения без расплавления.

Основной же проблемой лампочек накаливания является их легендарно низкая эффективность: лишь 5% света излучается в видимом диапазоне, тогда как остальные 95% теряются в виде инфракрасного потока.

Этот смешной КПД и послужил поводом для участившихся недальновидных и резких высказываний и решений в отношении ламп накаливания.

Основной вопрос, ответ на который решили найти российские учёные, заключался в том, можно ли создать наноструктуры вольфрама, которые излучали бы видимый свет и блокировали эмиссию ИК. Для этого были проведены теоретические расчёты свойств некоторых структур, таких как нанопровода и наносферы, включённые в другую среду.

И хотя даже нанопровода вольфрама показывают некоторое улучшение характеристик, окончательный выбор пал на вольфрамовые наносферы, излучающие свет почти только в видимом спектре.

Следующим логичным шагом стало создание реально работающих фотонных кристаллов выбранного на предыдущем этапе дизайна. По словам учёных,

новая структура излучает значительно меньше ИК-света и показывает эффективность на уровне 15%, что в три раза лучше, чем у простой непрерывной вольфрамовой нити.

Отчёт об исследовании представлен в журнале Physical Review B.