Использование стеклокерамики в тепличном освещении способствует росту растений

Ярко-розовые светильники используются для обеспечения достаточного освещения комнатных растений. Подобные лампы также используются производителями в теплицах. И все же специалисты по фитофизиологии утверждают, что такие лампы не дают всего того света, который нужен растениям. Учёные из Университета ИТМО совместно со своими коллегами из Томского политехнического университета разработали источники света из керамики с добавлением хрома—свет от таких ламп даёт не только красный, но и инфракрасный свет, который, как ожидается, положительно влияет на рост растений. Результаты исследований в настоящее время публикуются в Optical Materials.

Выращивание овощей, фруктов и ягод в промышленных теплицах, а не в открытом грунте становится все более распространённым явлением. В таких помещениях растения защищены от града, засухи и холода. Однако производителям приходится компенсировать недостаток естественного солнечного света в таких теплицах. Современные агропромышленные объекты используют для этой цели светодиоды: они потребляют мало энергии, излучают яркий свет и могут быть легко установлены в теплице. Они излучают розовый свет, который получается при одновременном использовании синего диода с красным.

Удобно для людей

«Учёные определили, что такое освещение не является оптимальным», – говорит Анастасия Бабкина, лаборантка факультета фотоники и оптической информации. «Дело в том, что красный диод горит в диапазоне около 650 нанометров, и его спектр очень узок, как у лазера. Растения, однако, лучше поглощают красный и инфракрасный свет в диапазоне чуть более 650 нанометров, который люди едва могут видеть. Итак, это означает, что мы используем свет, который более удобен для людей и не оптимален для растений».

Поэтому учёные искали материал для светодиодных ламп, которые производят свет в более широком спектре, в том числе и в ИК-диапазоне. За эту задачу взялась группа исследователей из Университета ИТМО и Томского политехнического университета. Классические диоды красного света используют материалы на основе соединений марганца и европия. Кристаллы этого химического элемента заставляют диод излучать на длине волны около 650 нанометров, делая свет красным, а совместно с излучением синего диода—розовым.

Стеклокерамика

«Мы решили использовать не просто кристалл, а стеклокерамику», – говорит Анастасия Бабкина. «Это переходный материал между стеклом и кристаллом. А в чем разница? Нам приходится специально выращивать кристаллы, тогда как стекло синтезируется методом литья, и его можно производить быстро и в больших количествах в любой нужной вам форме. Недостаток в том, что стекло очень хрупкое. По этой причине мы берём стекло и начинаем медленно кристаллизовать его, чтобы оно не потеряло прозрачность. В результате мы получаем стекло с микроскопическими кристаллами внутри, которые невидимы глазу. Такой материал более прочен, обладает лучшими люминесцентными свойствами и называется стеклокерамикой».

Хром добавляется в стеклокерамику на стадии производства: это придаёт материалу розовый оттенок, что позволяет ему производить красный и ИК-свет одновременно. Существует два возможных применения этого нового материала. Первый – это измельчение его для получения микрочастиц, которые могут быть использованы для производства нового типа светодиодов. Это открывает большие перспективы, но внедрение такой технологии требует много времени и денег. Другой вариант – использовать его для создания абажуров.

«Мы можем взять синие и зелёные светодиоды и использовать нашу стеклокерамику в качестве фильтра для получения излучения широкого спектра, которое будет включать ИК-диапазон», – объясняет Анастасия Бабкина.

Для дополнительной информации: Phys.org

Источник текста (англ.): hortidaily.com