Jak donosi prestiżowy magazyn "Spectrum" polscy naukowcy wyhodowali " kryształ, który zmieni wszystko". Tym rewolucyjnym ciałem stałym jest azotek galu.
30 procent energii zużywanej przez człowieka wykorzystywane jest do celów oświetleniowych. Azotek galu dzięki wysokiej sprawności przetwarzania prądu elektrycznego na światło może znacznie poprawić bilans energetyczny i doprowadzić do bardzo dużych oszczędności, zarówno jeśli chodzi o konsumpcję energii jak i o długotrwałość działania elementów świecących.
Gośćmi "Wieczoru Odkrywców" byli twórcy rewolucyjnego kryształu - dr Robert Dwiliński, dr Roman Doradziński, Jerzy Garczyński i Leszek Sierzputowski.
Zastosowanie
Naukowcy twierdzą, że zastosowanie wyhodowanych przez nich kryształów będzie wielkim skokiem cywilizacyjnym.
Azotek galu może być na przykład wykorzystywany do wytwarzania obrazów. Naukowcy twierdza, że niebawem nie będzie potrzebne wytwarzanie dużych obrazów poprzez ekrany ciekłokrystaliczne, które wymagają dużej ilości szkła, plastiku, są drogie w eksploatacji i konsumują duże ilości energii.
Zdaniem Leszka Sierzputowskiego obraz będzie można uzyskać poprzez projekcję laserową, czyli trzy małe lasery półprzewodnikowe. Przez co wyprodukowanie takiego projektora będzie dużo tańsze, a obraz o wiele lepszy. - Może w ogóle znikną telewizory, a zastąpią je ekrany wyposażone w lasery, ktorych sercem będą kryształy - sugeruje Sierzputowski.
Stworzony przez Polaków kryształ, to obecnie największy na świecie azotek galu. Stosuje się go głównie jako materiał półprzewodnikowy w optoelektronice. Wykorzystywany jest na przykład w
w tzw. niebieskim laserze, diodach elektroluminescencyjnych, detektorach i przetwornikach elektroakustycznych. Jest podstawą struktur używanych w produkcji białych, ultrafioletowych, fioletowych, niebieskich i zielonych diod elektroluminescencyjnych oraz laserów.
Hodowla kryształów
Prace nad azotkiem trwają kilkanaście lat, jednak ciężka, żmudna praca przyniosła zadowalające efekty. - Azotek galu ma mnóstwo potencjalnych zastosowań i oczywiście parce nad tymi materiałami trwają od lat 70-tych. Nasze prace zaczęły się na początku lat 90-tych na wydziale fizyki Uniwersytetu Warszawskiego - powiedział w "Wieczorze odkrywców" - dr Robert Dwiliński.
To właśnie wtedy doktor zauważył, że własności fizyczne azotku galu dają ogromne pole zastosowań. - Wydawało mi się wtedy oczywiste, że trzeba się tym kryształem zająć - stwierdził.
Naukowcy, wówczas jeszcze studenci fizyki Uniwersytetu Warszawskiego pod nadzorem profesor Marii Kamińskiej rozwinęli metody pozyskiwania azotku galu, które przyniosły "bardzo pozytywne efekty". - Udało nam się zrobić podstawowe parce w tym zakresie, przekonać japońskiego inwestora, lidera technologii optoelektronicznych, że warto ten projekt poprzeć i kontynuowaliśmy pracę nad wzrostem coraz większych i coraz lepszych kryształów objętościowych - tłumaczył inicjator badań.
Innowacyjność metody
Dr Robert Dwiliński tłumaczy na czym polega nowatorska metoda hodowli kryształów. - W szkole jest takie doświadczenie, że sól rozpuszcza się w wodzie, woda paruje, roztwór staje się coraz bardziej przesycony i powstają kryształki - tłumaczy dr Dwiliński. Nasza metoda jest podobna. Rozpuszczamy azotek galu w amoniaku, w nadkrytycznym amoniaku rozpuszczamy polikrystaliczny azotek galu, który następnie krystalizuje monokryształy i tak dzięki dzięki bardzo dobrym warunkom wzrostu, czyli dzięki temperaturze i ciśnieniu powstają monokryształy.
Zaletą tej metody jest to, że aby uzyskać duże ilości kryształów azotku galu wystarczy zbudować duże autoklawy. - W tej chwili do jednej komory wkładamy około 200 naraz. Taki proces trwa kilka tygodni, ale po takim czasie jesteśmy w stanie wyjąć tych kryształów stosunkowo dużo - tłumaczy dr Robert Dwiliński.
W tej chwili hodowane przez polskich naukowców kryształy sięgają 5 centymetrów. Jednak trwają prace nad ich przynajmneij dwukrotnym powiększeniem, gdyż pozwoliło by to na wykorzystanie kryształów do masowej produkcji tranzystorów o dużej mocy,a to z kolei do ogromnych oszczędności.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat zastosowania azotku galu, jego właściwościach i ukrytym w nim energetycznym potencjale - posłuchaj audycji "Wieczór Odkrywców" z udziałem twórców rewolucyjnego kamienia.
Rozmawiał Krzysztof Michalski.
(mb)