Laserová úprava navyše vedie k tomu, že vlákno žiarovky vydáva sčasti polarizované svetlo.
Prvotným výsledkom úpravy je ľudskému zraku optimálne prispôsobené svetlo s jasom, aký vydáva stowattová žiarovka, avšak pri menšej spotrebe, než akú má šesťdesiatwattová.
Tento úspech dosiahol Chunlei Guo z Rochesterskej univerzity (USA) s kolegami. Kľúčové body nového postupu budú čoskoro uverejnené v časopise Physical Review Letters.
Štruktúrovaný volfrám
Laserový lúč totiž na povrchu bežného volfrámového vlákna žiarovky vytvára akúsi sieť štruktúr v meradlách nano- a mikrometrov (miliardtín a milióntin metra). Vďaka nim vlákno vydáva svetlo oveľa efektívnejším spôsobom.
Tím Chunleia Guoa sa dlhodobo zaujíma o zmeny, ktoré v kovoch môže spôsobiť výkonný laser. Najnovšie sa rozhodli vyskúšať jeho účinky na žiarovkové vlákno.
„Vyslali sme lúč priamo cez sklo žiarovky a zmenili ním malú plochu vlákna. Keď sme potom žiarovku rozsvietili, videli sme, že táto plocha bola skutočne oveľa jasnejšia ako zvyšok vlákna, pričom spotreba energie sa nezmenila," povedal Chunlei Guo.
Rýchlo a mohutne
Povrch volfrámu takto obmenili mimoriadne krátke, no zato rovnako mimoriadne intenzívne svetelné impulzy v meradle femtosekúnd. (Predpona femto označuje tisícbilióntinu, teda 10 na mínus pätnástu; pre názornosť: femtosekunda je voči sekunde to, čo sekunda voči 32 miliónom rokov.)
Aj intenzita použitého svetla je obrovská: na plôšku s rozmerami špice ihly sa počas trvania impulzu sústreďuje mohutný výkon, porovnateľný s výkonom celej elektrorozvodnej siete Severnej Ameriky. Keďže sú ale laserové impulzy také krátke, sieť to nezruinuje. Aparatúra bola napájaná z elektrickej zásuvky na stene laboratória.
Viac berie i dáva
Popravde Chunleia Guoa zvláštny účinok lasera na volfrám očakával. Pri ožarovaní kovov laserom už získal viaceré unikátne výsledky. Pred tromi rokmi s asistentom Anatolijom Vorobjevom laserom „nafarbili" viaceré kovy dočierna.
Takto upravený kovový povrch vynikajúco pohlcoval dopadajúce svetlo - v pozadí boli podobné mikro- a nanoštruktúry ako teraz pri volfrámovom vlákne žiarovky.
V ďalšom postupe ich viedlo prírodné pravidlo, ktoré možno vyjadriť ako „zoberie viac, vydá viac". Laserovo sčernetý kov unikátne pohlcoval svetlo - bude ho aj unikátne vydávať?
„Vedeli sme, že by to podľa teórie malo fungovať, no aj tak nás prekvapilo, keď sme zapli žiarovku a uvideli, o koľko jasnejšia bola zmenená plôška vlákna," povedal Chunlei Guo.
„Čarodejný" laser
Laser zvýšil jas volfrámového vlákna. No možno ním aj ladiť farbu vydávaného svetla. Tím Chunleia Guoa využil skúsenosti. Vlani takto zmenili farbu radu kovov - popri už skôr dosiahnutej čiernej - na modrú, zlatú a sivú.
Bádatelia sa v priebehu týchto pokusov naučili, ako ovládať veľkosť a tvar mikro- a nanoštruktúr a tým aj to, aké farby svetla tieto štruktúry pohlcujú respektíve vyžarujú. Vďaka tomu mohli zmeniť príspevky jednotlivých farieb k svetlu vyžarovanému volfrámovým vláknom.
K čisto jednofarebnému zatiaľ nedospeli. No posunuli rozloženie jednotlivých farieb tak, že bežne žltkasto vyžarujúce wolframové vlákno im svietilo viac bielo, čím sa priblížilo k prirodzenému slnečnému svetlu. To pomôže lepšie riešiť základný problém s umelým osvetlením - aby bolo optimálne vyladené a príjemné pre ľudské oko.
Príslovečnou čerešničkou na torte je skutočnosť, že laserovou úpravou dosiahli aj to, že volfrámové vlákno vyžaruje sčasti polarizované svetlo. To sa dosiaľ dalo iba pomocou špeciálnych filtrov, ktoré ale nepríjemne znižovali účinnosť žiarovky. Za polarizáciou sa skrývajú paralelné rady nanoštruktúr.
Zlepšením žiarovky (po vybrúsení metódy by to malo byť jednoduché a lacné) ale „zázraky" tímu Chunleia Guoa nekončia: v článku pre časopis Applied Physics Letters uverejnil výsledky pokusov, pri ktorých femtosekundovým laserom docielil, aby kus kovu automaticky presúval kvapalinu po svojom povrchu a aby ju nadnášalo.
Hlavný zdroj: Komuniké University of Rochester z 29. mája 2009.
