Многие видели в окнах домов яркое розовое свечение – это специальные лампы, которые используют владельцы комнатных растений для того, 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 – при свете таких ламп на листья будет попадать не только красный, но и инфракрасный свет, что плодотворно скажется на росте. Работа выполнена в рамках гранта РНФ, результаты труда ученых опубликованы в журнале Optical Materials.

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 сельхоз производства используют для этой цели светодиоды. 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 видима человеком. Получается, что мы светим на растения удобным для человека светом, но не оптимальным для самих растений».

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. 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. Минус стекла в том, что оно хрупкое. Поэтому мы берем стекло и начинаем медленно его кристаллизовать, чтобы оно не потеряло прозрачность. В результате мы 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. Первый — его можно 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 в качестве фильтров нашу стеклокерамику, чтобы получить излучение в широком спектре, включая ИК-область», — заключает Бабкина.

Алексей Паевский

Фото: Дмитрий Лисовский (Университет ИТМО)

Источники

Исследователи нашли способ ускорить рост растений
Индикатор (indicator.ru), 21/06/2020
Исследователи нашли способ ускорить рост растений
Seldon.News (news.myseldon.com), 21/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Bisnes-sodeistvie.ru, 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Kyivweekly.com, 19/06/2020
Питерские ученые нашли способ ускорить рост растений
Поиск (poisknews.ru), 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Pcnews.ru, 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Новости для гиков (supreme2.ru), 19/06/2020
"Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений"
Ivest.kz, 19/06/2020
В Университете ИТМО нашли способ ускорить рост растений
Популярная механика (popmech.ru), 19/06/2020
Ученые: использование стеклокерамики в лампах для теплиц может помочь ускорить рост растений
Комитет по науке и высшей школе (knvsh.gov.spb.ru), 19/06/2020
Ученые: использование стеклокерамики в лампах для теплиц может помочь ускорить рост растений
Российский научный фонд (rscf.ru), 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Mukola.net, 19/06/2020
В ИТМО предложили новый способ ускорить рост растений
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/06/2020
В ИТМО предложили новый способ ускорить рост растений
Naked Science (naked-science.ru), 19/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 19/06/2020
Ученые разработали способ, как ускорить рост растений благодаря лампам со стеклокерамикой
Университет ИТМО (news.ifmo.ru), 22/06/2020
В России разработали способ ускорить рост тепличных растений
Правда.ру (pravda.ru), 23/06/2020
Улучшенная стеклокерамика поможет ускорить рост растений
Российский научный фонд (rscf.ru), 23/06/2020
РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ПРИДУМАЛИ, КАК УСКОРИТЬ РОСТ РАСТЕНИЙ В ТЕПЛИЦАХ
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 23/06/2020
Ученые РФ придумали новый вид освещения для теплиц, ускоряющий рост растений
Босс Агро (bossagro.kz), 28/06/2020

Похожие новости

  • 21/09/2020

    Как долго работает «прививка» для картошки? Выясняют биологи ТГУ

    Учёные Биологического института ТГУ разработали экологичный способ защиты стратегически важного для России продукта – картофеля – от неблагоприятных факторов: засухи, вирусов, хлоридного засоления и других.
    341
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1782
  • 24/01/2020

    Сибирские химики разрабатывают катализаторы для очистки воздуха от опасных выхлопов

    ​Коллектив научно-исследовательской лаборатории каталитических исследований химического факультета ТГУ опубликовал статью в высокорейтинговом журнале Applied Catalysis B: Environmental. Сотрудники лаборатории разрабатывают катализаторы экологического назначения – для нейтрализации опасных веществ, в частности, угарного газа, а также частиц сажи, являющихся составляющей выхлопов автотранспорта.
    491
  • 07/11/2017

    Химики объединились, чтобы ускорить создание новых материалов

    ​Томский государственный университет и Российский химико-технологический университет им. Д.В. Менделеева подписали соглашение о сотрудничестве. Взаимодействие двух ведущих научных центров будет направлено на разработку совместных образовательных программ и исследовательских проектов, создание уникальных химических технологий и материалов.
    1097
  • 06/04/2018

    Ученые научились управлять сложной биохимической реакцией с помощью света

    ​Российские химики совместно с коллегой из США объединили в один процесс две химические реакции с разными условиями протекания и получили реакцию, ход которой можно регулировать с помощью света. Результаты работы будут полезны для поиска новых путей получения необходимых соединений и создания «умных» материалов.
    907
  • 17/08/2020

    Новый способ изменения направления реакций разработал объединенный коллектив томских и питерских ученых-химиков

    ​Объединенный коллектив ученых-химиков из Томского политехнического университета и Санкт-Петербургского государственного университета открыл новый способ управления селективностью органических реакций через невалентные взаимодействия.
    308
  • 04/08/2020

    В издательстве Springer вышла монография Controlled Release of Pesticides for Sustainable Agriculture руководителей мегагранта СФУ

    ​Монография "Controlled Release of Pesticides for Sustainable Agriculture​", опубликованная в издательстве Springer, представляет собой введение в концепцию устойчивого сельского хозяйства, базирующейся на новейших направлениях исследований, ориентированных на создание экологически безопасных средств защиты растений от сорняков, вредителей и возбудителей болезней нового поколения, исключающих неконтролируемое распространение и аккумуляцию в биосфере пестицидов.
    338
  • 11/04/2020

    Космонавтов на МКС накормит орбитальная теплица

    Сибирские ученые работают над масштабным проектом по созданию орбитальной теплицы для выращивания растений в условиях космоса. Принципиальная возможность выращивания сельскохозяйственных культур в условиях микрогравитации установлена, однако до сих пор исследования проводились в теплицах, размещенных непосредственно в жилых отсеках орбитальных станций.
    72
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    349
  • 14/07/2020

    Новое экологически безопасное и эффективное удобрение - разработка сибирских учёных

    ​Ученые Тюменского государственного университета (ТюмГУ) в составе научного коллектива показали, что удобрение на основе распространенного глинистого минерала глауконита оказывает стимулирующее действие на показатели почвы и урожайность растений в течение, как минимум, двух полевых сезонов.
    1117