В ИТМО предложили новый способ ускорить рост растений — Naked Science
19.06.2020
Университет ИТМО

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.
Вчера, 20:44
Мария Азарова

Ученые посадили мышей, больных раком, на диету с разным содержанием хлорида натрия, а затем проверяли различия в росте опухоли. Как выяснилось, у грызунов, потреблявших больше соли, наблюдалось увеличение количества бифидобактерий и иммунных клеток, атакующих новообразование.

Вчера, 13:00
Ольга Иванова

Одно из самых крупных исследований показало, что фазы Луны, вероятно, в самом деле влияют на наш сон, а зависит это от пола.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: