Исследователи из Техниона обнаружили связь между свойствами люминесцентных материалов и характеристиками излучаемого ими света
Исследователи Техниона впервые разработали комплексную физическую модель, объясняющую, как свойства излучающего материала, в том числе поглощение, испускание и квантовая эффективность, влияют на фундаментальные характеристики излучаемого им света в зависимости от температуры. По сути, излучаемый свет меняет свой цвет, интенсивность и хаотичность в зависимости от свойств материала и его температуры. Исследование было опубликовано в журнале Optica и открывает новые возможности для разработки современных источников света, оптических датчиков и фотонных систем на основе термодинамики.
Помимо фундаментального вклада в науку, эта модель представляет собой основу для разработки настраиваемых источников света, в которых время когерентности и интенсивность регулируются температурой и накачкой соответственно. Она также позволяет создавать эффективные источники, демонстрирующие тепловую статистику фотонов при высокой интенсивности.
Исследователи из Техниона доказали, что влияние фундаментальных физических законов, сформулированных более века назад, гораздо шире, чем считалось ранее.
В начале XX века физик Макс Планк показал, что тело, находящееся в термодинамическом равновесии, испускает излучение в зависимости от своей температуры и свойств материала. Другой немецкий физик, Густав Кирхгоф, доказал, что при тех же условиях свойства материала, связанные с поглощением и испусканием излучения, должны быть идентичными. Новая работа исследователей из Техниона распространяется не только на тепловое излучение, но и на все виды излучения, обобщая взаимосвязь между материей и излучением в неравновесных условиях. Кроме того, в своем исследовании они представляют общее уравнение, которое позволяет прогнозировать и, что особенно важно, определять природу света, излучаемого люминесцентными материалами.
Новая модель описывает, как повышение температуры постепенно меняет излучаемый свет: от четко определенного узкополосного излучения, как у светодиода, до широкого многоцветного излучения, как у солнечного света. Таким образом, модель впервые полностью объясняет фундаментальную связь между этими двумя явлениями.
Это научное открытие прокладывает путь к управлению свойствами света простым регулированием температуры. Потенциальные будущие разработки включают передовые оптические устройства, коммуникационные технологии, точное зондирование и приложения для оптического охлаждения и управления теплом. По словам профессора Дж. Ротшильд: “Разработанная нами модель обеспечивает широкую основу для понимания свойств света и для проектирования источников излучения с желаемыми характеристиками материалов. Она предлагает новую физическую основу для источников света следующего поколения”.