Фосфорный свет для наших улиц и регенерация на шёлке

Наука и жизньНаука

Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2023 год

Материалы подготовили Максим Абаев, Кирилл Стасевич и Татьяна Зимина

12 апреля начался приём заявок на соискание премии Правительства Москвы молодым учёным за 2024 год. В этом году, как и в прошлом, премию присуждают в 22 номинациях, в которых отражаются все современные тенденции науки — и в области исследований, и в области разработок.

Как рассказали редакции в Департаменте образования и науки города Москвы, средний возраст претендентов — около 32 лет (максимально возможный для докторов наук — 40 лет и для всех остальных — 36 лет). Премии среди прочих регулярно удостаиваются аспиранты и студенты, работающие в составе научных коллективов.

Популярность премии постоянно растёт: например, в 2021 году было подано 1083 заявки, в 2022 году — 1123, а в 2023-м уже 1292. Сейчас в Российской Федерации проходит Десятилетие науки и технологий, и организаторы конкурса полагают, что и в этом году число заявок превысит прошлогоднее.

Последние три года наибольший интерес участников конкурса на соискание премии Правительства Москвы молодым учёным вызывают номинации «Медицинские науки» и «Химия и науки о материалах». По этим номинациям подаётся около 25% от общего числа заявок, что отражает актуальность данных направлений в российской и мировой науке и востребованность результатов исследований и разработок.

Работы обладателей премии очень сильные и находятся в авангарде со- временной науки. об этом говорит большое количество публикаций в ведущих научных журналах. Кроме того, многие из разработок лауреатов внедряются на предприятиях реального сектора экономики Москвы и России. о высоком качестве работ победителей конкурса свидетельствует также присуждение этим исследователям премий Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных и премий Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых учёных.

Если кто-то не удостоился премии Правительства Москвы молодым учёным с первого раза, он имеет возможность подать заявку на конкурс ещё раз — ограничений по числу попыток нет. и бывают случаи, когда при повторной подаче заявки соискатель становится лауреатом.

В 2024 году заявки на участие в конкурсе принимаются до 19 июля. Подавать их можно на странице премии https://nauka.mos.ru.

В апрельском номере журнала мы рассказали о работах нескольких лауреатов 2023 года (см. «наука и жизнь» № 4, 2024 г.). Представляем ещё три исследования, удостоенные премии Правительства Москвы молодым учёным.

Фосфорный свет для наших улиц

Фосфор назвали фосфором за его способность светиться в темноте. Ещё за полторы с лишним тысячи лет до его открытия как химического элемента «светящееся» имя Фосфор носила утренняя звезда (планета Венера) — так её называли древние греки. В наши дни фосфор продолжает свой светлый путь в самых современных источниках света — белых светодиодах. Хотя, по правде говоря, и фосфор там не в чистом виде, да и белые светодиоды на самом деле не совсем белые.

Дело в том, что настоящих белых светодиодов не бывает, по крайней мере, пока. Есть красные, зелёные, синие светодиоды, даже светящие ультрафиолетом. Если же от светодиодов требуется белый свет, то мы должны каким-то образом смешать эти цвета, чтобы наш глаз воспринял получившуюся смесь электромагнитных волн как белый свет солнца. Сделать это можно с помощью трёх светодиодов разного цвета, которые в сумме дадут белый свет, — по такому принципу сейчас функционируют OLED-дисплеи современных смартфонов. Способ вполне рабочий, но в некоторых случаях явно избыточный: если вам нужен только яркий белый свет, а не возможность показывать разноцветные картинки, то освещать темноту фактически кусочком высокотехнологичного экрана — удовольствие не из дешёвых.

Поэтому идут на хитрость: берут один светодиод, синий, а дальше из него «делают» белый свет. Или почти белый. В качестве синего светодиода в большинстве случаев сейчас трудится полупроводниковая гетероструктура на основе нитридов индия и галлия (InGaN), излучающая свет длиной 465 нанометров. Кстати, за изобретение синего светодиода трое учёных Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура в 2014 году получили Нобелевскую премию по физике — настолько это открытие изменило нашу жизнь. Вся же «химия» белого света находится в люминофорном слое, покрывающем светодиод.

Варианты люминофор-конвертируемых светодиодов белого света: 1 — синий светодиод + жёлтый люминофор; 2 — синий светодиод + зелёный/красный люминофоры; 3 — УФ светодиод + синий/зелёный/ красный люминофоры.

Если взять обычный светодиодный фонарик или лампочку и присмотреться к самому светодиоду, то можно заметить, что он покрыт составом желтоватого цвета. Это люминофор — вещество, которое при освещении светом одного цвета может светиться светом другого цвета. Например, при освещении синим светом — светиться жёлтым. Если сквозь слой люминофора пропустить синий свет, то часть его станет жёлтым, а вместе с прошедшим синим в сумме получится свет, воспринимаемый нами как белый. От свойств и толщины люминофорного покрытия зависит то, какой в итоге свет получится. Одни лампы светят холодным светом, уходящим в «синеву», другие — нейтральным и приятным для глаза тёплым «белым». Чтобы как-то стандартизировать «светодиодный белый», используют такие параметры, как цветовая температура и индекс цветопередачи. Если первый показывает, «тёплый» свет или «холодный», то второй — насколько будет отличаться цвет, например, зелёного и красного яблок, освещаемых светодиодной лампочкой и солнечным светом.

Помимо того, что нам хотелось бы получать белый свет хорошего качества, максимально похожий на солнечный, люминофорное покрытие должно быть устойчивым и долговечным. Мощные светодиоды весьма сильно греются, а люминофор находится в самой горячей зоне — непосредственно над излучающим свет и греющимся кристаллом. Со временем люминофор деградирует и начинает хуже переизлучать свет, в результате чего не только тускнеет свет светодиодной лампы, но и меняются его цветовые характеристики. Это будет особенно заметно, если расположить рядом новую и уже повидавшую жизнь лампочки. Над тем, чтобы продлить срок жизни светодиодной лампочке, сэкономить электроэнергию и помочь нашим глазам, работает не один коллектив учёных по всему миру — несмотря на то, что светодиоды окружают нас со всех сторон, в них есть ещё много чего, что можно улучшить. И здесь из тени в свет снова выходит фосфор.

Коллектив исследователей с химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова под руководством кандидата химических наук Дины Дейнеко уже не первый год занимается разработкой новых люминофорных материалов на основе фосфата кальция. Сам по себе фосфат кальция нельзя назвать каким-то уникальным веществом. Он входит в состав различных минералов, из него состоят эмаль зубов и костная ткань, его используют в качестве минерального удобрения для растений. Благодаря химической и термической устойчивости кристаллических фосфатов, на них также смотрят как на потенциальный материал для долговечных светодиодов. Но если нанести фосфат кальция на синий светодиод, то… ничего не произойдёт, поскольку это вещество относительно прозрачно для синего или ультрафиолетового излучения. Чтобы заставить фосфат светиться и превратить его в люминофор, в его кристаллическую структуру нужно внедрить активатор. В роли таких «включателей» люминесценции обычно выступают ионы редкоземельных элементов. Строение электронных оболочек этих элементов позволяет им под действием синего или ультрафиолетового света переходить в возбуждённое состояние, а затем «успокаиваться» — возвращаться в основное состояние, излучая при этом свет более «тёплой» длины волны. Так, очень упрощённо, устроен процесс люминесценции.

«Зажигать» фосфат сейчас в основном пытаются с помощью лантаноидов — элементов из «подвала» таблицы Менделеева. Теоретически на роль активаторов подойдут и более тяжёлые актиноиды, их электронная структура это позволяет, но они радиоактивны и светить такая лампочка будет уже совсем нездоровым светом. Лантаноиды же, вроде диспрозия, самария, европия, гольмия и других элементов, и радиоактивности не проявляют, и в качестве активаторов люминесценции хорошо работают. Получается, что у нас есть «домики» для активаторов — кристаллы фосфата кальция, есть сами активаторы — лантаноиды, остаётся только смешать первых со вторыми, а получившееся вещество намазать тонким слоем на светодиод — и всё готово?

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Держаться корней Держаться корней

Людей восхищают деревья-долгожители, растущие на Земле сотни и тысячи лет

Вокруг света
«Дуглас отменяется»: как сериал от создателя «Шерлока» исследует культуру отмены «Дуглас отменяется»: как сериал от создателя «Шерлока» исследует культуру отмены

Каким получился сериал «Дуглас отменяется», высмеивающий культуру отмены?

Forbes
Хищное чудо из Ориноко Хищное чудо из Ориноко

Необычная экзотическая внешность и любовь аквариумистов – черепаха мата-мата

Знание – сила
Яичница-глaзунья Яичница-глaзунья

Самое простое и самое великое, что можно представить в кулинарии, – это яйцо

КАНТРИ Русская азбука
Дональд освобожденный Дональд освобожденный

Покушение на Дональда Трампа было обречено повлиять на американскую историю

Монокль
Как прокачать тормоза правильно и когда это нужно: инструкция Как прокачать тормоза правильно и когда это нужно: инструкция

Подробная инструкция замены тормозной жидкости и ее нюансы

РБК
Психолог Юлия Дердо: Я по пальцам одной руки могу пересчитать семьи, которые бы не столкнулись с изменой Психолог Юлия Дердо: Я по пальцам одной руки могу пересчитать семьи, которые бы не столкнулись с изменой

Психолог Юлия Дердо — о семейных отношениях и изменах

СНОБ
Что такое True Tone на iPhone и как правильно настроить эту функцию Что такое True Tone на iPhone и как правильно настроить эту функцию

Собрали все факты о True Tone: как настроить и что это вообще такое

CHIP
Техника множественного оргазма для мужчин: как сделать ему массаж лингама Техника множественного оргазма для мужчин: как сделать ему массаж лингама

Никогда не слышала о массаже лингама? Это техника, о которой стоит узнать!

VOICE
Археологи приготовили птиц по-неандертальски Археологи приготовили птиц по-неандертальски

Ученые попробовали приготовить пять птиц по-неандертальски

N+1
Маргарита Терехова лишилась роли в Голливуде за то, что ударила чиновника Маргарита Терехова лишилась роли в Голливуде за то, что ударила чиновника

«Она — королева, а разве королевы другими бывают?..»

Караван историй
Алкоголь, который нельзя заказывать на курортах Алкоголь, который нельзя заказывать на курортах

На отдыхе в вашем бокале может оказаться много интересного помимо заказанного

Maxim
Я всегда с собой беру... Я всегда с собой беру...

Несколько простых, но неочевидных средств, которые выручат в экстренной ситуации

Новый очаг
На педали жали: краткий таймлайн велосипедной формы На педали жали: краткий таймлайн велосипедной формы

Как с годами менялась одежда велосипедистов и велосипедисток

Правила жизни
На солнечной стороне На солнечной стороне

Летний бакет-лист, чтобы не обгореть и не по(фото)стареть

Собака.ru
Один на один с собой: почему топ-менеджерам не хватает общения и как это исправить Один на один с собой: почему топ-менеджерам не хватает общения и как это исправить

65% опрошенных беспокоят вопросы выстраивания стратегии и партнерской работы

Inc.
Как вернуться в ресурсное состояние после неудач: 3 простых шага Как вернуться в ресурсное состояние после неудач: 3 простых шага

Что означает удача на самом деле? И как вернуть ее после серии провалов?

Psychologies
Почему «счастливые часов не наблюдают»? Так работает мозг Почему «счастливые часов не наблюдают»? Так работает мозг

Увеличение нашей активности влияет на то, как наш мозг отсчитывает время

ТехИнсайдер
Летние опыты Летние опыты

Спортивная активность летом: не будем пренебрегать мерами предосторожности

Лиза
Тельное из рыбы Тельное из рыбы

Вереница рыбных яств русской кухни продолжается, и тельное тоже в деле!

КАНТРИ Русская азбука
«Как жемчуг падает на нефритовую тарелку»: интересные факты о телебашне Шанхая «Как жемчуг падает на нефритовую тарелку»: интересные факты о телебашне Шанхая

Как создавалась телебашня Шанхая

ТехИнсайдер
Фекалии станут лекарством Фекалии станут лекарством

Российским клиникам разрешат новый вид терапии — пересадку кишечной микробиоты

Монокль
Первый молочный Первый молочный

Обзор АПК Республики Татарстан

Агроинвестор
По следам золотодобытчиков По следам золотодобытчиков

Как добывается золото в наши дни?

2Xplore
Скворцов. Плотников. Горошко Скворцов. Плотников. Горошко

Плотников, Скворцов и Горошко на реабилитации после шоковой психотерапии

Собака.ru
Голова в облаках Голова в облаках

Как отключиться от мыслей о делах?

VOICE
Спасибо, нет! Спасибо, нет!

Отказываем в неудобных просьбах без чувства вины

Лиза
Всё по минимуму Всё по минимуму

Минимализм в интерьере: как добиться лаконичности и сохранить ощущение уюта

Лиза
Акция «В постели за мир» Акция «В постели за мир»

Лежачий протест Джона Леннона и Йоко Оно против войны во Вьетнаме

Дилетант
Под клёкот проводников Под клёкот проводников

Сложно представить себе более уединенное место на Земле, чем остров Врангеля

2Xplore
Открыть в приложении