• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.06.2020
Университет ИТМО
4 315

В ИТМО предложили новый способ ускорить рост растений

4.6

Ученые ИТМО совместно с коллегами из Томского политехнического университета предложили новый способ быстрого выращивания растений. А именно — создание светильников с использованием стеклокерамики с добавлением хрома. При свете таких ламп на листья будет попадать не только красный, но и инфракрасный свет, что плодотворно скажется на росте.

В ИТМО предложили новый способ ускорить рост растений / ©apknews.su

Многие видели в окнах домов яркое розовое свечение – это специальные лампы, которые используют владельцы комнатных растений, чтобы их цветы не испытывали недостатка в свете. Похожими лампами пользуются и фермеры, устанавливая их в теплицах. Однако специалисты в области светофизиологии утверждают, что такие лампы не дают всего необходимого растениям света.

Ученые ИТМО совместно с коллегами из Томского политехнического университета предложили создавать светильники с использованием стеклокерамики с добавлением хрома. Работа выполнена в рамках гранта РНФ, результаты опубликованы в журнале Optical Materials.

Выплавка стеклокерамики с добавлением хрома / ©Пресс-служба ИТМО

Все чаще овощи, фрукты, ягоды и цветы выращиваются не в открытом грунте, а в теплицах, больше напоминающих заводские ангары. Здесь растениям не страшны ни град, ни засуха, ни заморозки. Однако фермерам, использующим такие теплицы, необходимо максимально компенсировать отсутствие естественного солнечного освещения. Высокотехнологичные сельхозпроизводства решают эту проблему при помощи светодиодов. При этом для освещения используется розовый свет, который получается в результате одновременного использования синего и красного светодиодов.

«Ученые выяснили, что такой свет не оптимален, — рассказывает ассистент факультета Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО Анастасия Бабкина, — дело в том, что красный диод светит в области около 650 нанометров — при этом спектр у него узкий, почти как у лазера. Растения лучше поглощают красный и инфракрасный свет не на длине волны в 650 нанометров, а на чуть большей, которая уже плохо видна человеку. Получается, что мы светим на растения удобным для нас светом, но не оптимальным для самих растений».

Выплавка стеклокерамики с добавлением хрома / ©Пресс-служба ИТМО

Таким образом, необходимо найти материал, который можно было бы использовать в светодиодных лампах так, чтобы они светили в более широком спектре, включая ИК-диапазон. Эту задачу взялась решить группа ученых, в которую вошли специалисты Университета ИТМО и Томского государственного политехнического университета.  В классических красных светодиодах используются материалы на основе соединений с марганцем и европием.

Слева – Ксения Зырянова, инженер НИЦ оптического материаловедения Университета ИТМО, справа – ассистент факультета Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО Анастасия Бабкина / ©Пресс-служба ИТМО

Именно микроскопические кристаллики этого химического элемента и заставляют диод излучать на длине волны около 650 нанометров, делая цвет красным, а в соединении с синим диодом — розовым. 
«Мы решили взять не другой кристалл, а стеклокерамику, — рассказывает Бабкина, руководитель научной группы, —это промежуточный материал между стеклом и кристаллом. В чем разница – кристаллы мы специальным образом растим, стекло же мы синтезируем методом варки, причем его можно производить много и быстро и придавать ему абсолютно любую форму.

Производственный процесс / ©Пресс-служба ИТМО

Минус стекла в том, что оно хрупкое. Поэтому мы берем стекло и начинаем медленно его кристаллизовать, чтобы оно не потеряло прозрачность. В результате получаем стекло с расположенными внутри него микроскопическими кристалликами, невидимыми глазу. При этом прочность материала увеличивается, а люминесцентные свойства улучшаются. Такой материал и называется стеклокерамикой».

На стадии производства в стеклокерамику добавляется хром — он придает материалу розоватый оттенок, который позволяет излучать как красный, так и инфракрасный свет одновременно. Получившийся материал можно потенциально использовать двумя разными способами.

Образцы стеклокерамики / ©Пресс-служба ИТМО

Первый — перемолоть таким образом, что получатся фрагменты размером с микрокристаллики. Их можно использовать при производстве нового вида светодиодов. Это открывает новые перспективы, но внедрение такой технологии требует больших денег и времени. Другой вариант — сделать из получившегося стекла плафоны.

«Мы можем взять зеленые и синие светодиоды и просто использовать нашу стеклокерамику в качестве фильтров, чтобы получить излучение в широком спектре, включая ИК-область», — заключает Бабкина. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
9 часов назад
Даниил Кузнецов

К осени 2022 года редакция Naked Science осмотрелась вокруг и решила, что настала пора запустить цикл статей об искусственном интеллекте. Мы начинаем с большой статьи, подзаголовком которой могла бы стать фраза «краткое введение в историю ИИ — от средневековых монахов до глубокого обучения».

Вчера, 20:31
Никита Логинов

Микробиологи решили одну из давних проблем пивоварения — сделали вкус пива устойчивым к высокому давлению при варке. Для этого пришлось углубиться в ДНК пивных дрожжей и отредактировать код, связанный с насыщенностью вкуса.

Вчера, 18:57
Анна Новиковская

Белая акула, героиня знаменитого фильма «Челюсти», обычно не воспринимается нами как чья-то добыча. Но у берегов Южной Африки эта зловещая рыба сама становится объектом охоты еще более грозных морских плотоядных — китов-косаток. Впервые ученым удалось заснять с воздуха это волнующее зрелище, отследив поведение как охотников, так и жертвы.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

3 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: