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

Самый энергичный свет Самый энергичный свет

История открытия и некоторые факты о гамма-лучах

Наука и жизнь
50 самых высокооплачиваемых спортсменов в истории с учетом инфляции 50 самых высокооплачиваемых спортсменов в истории с учетом инфляции

Самые высокооплачиваемые и успешные спортсменов в истории

Forbes
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Право на смелость Право на смелость

Певица Люся Чеботина и психолог Анетта Орлова — о любви к себе и сепарации

Psychologies
Хозяин порта Хозяин порта

Фантастический рассказ Роберта Чамберса «Хозяин порта»

Наука и жизнь
От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад

Оригинальные проекты, переосмысливающие классические сказки в неожиданном ключе

Правила жизни
Система Юпитера: Бешеная луна Система Юпитера: Бешеная луна

Гигантизм позволил Юпитеру сохранить свою систему регулярных лун в целости

Наука и техника
Новое прочтение Новое прочтение

Современная архитектура и продуманный классический интерьер: дом в Подмосковье

SALON-Interior
«Я, наверное, вас удивлю…» «Я, наверное, вас удивлю…»

Ирина Безрукова — о возрасте, красоте и женской силе

OK!
5 полезных устройств для тех, кто затеял ремонт 5 полезных устройств для тех, кто затеял ремонт

Подборка полезной и надежной техники для ремонта

CHIP
Юродивый из Лефортова Юродивый из Лефортова

Почему смерть рэпера обсуждала вся страна и что не так с молодежной политикой?

Монокль
Мария Порошина Мария Порошина

«Людмила Ставская взяла меня за руку, а я чувствовала себя как слепой котенок»

Караван историй
Всё в цвету Всё в цвету

Обсудили с экспертом, как защитить чувствительную кожу в сезон пыльцы

Лиза
Эффект рататуя Эффект рататуя

Как вкусы из детства могут формировать наш характер и модель поведения

Grazia
От Аттилия до Спартака: 5 знаменитых гладиаторов Древнего Рима От Аттилия до Спартака: 5 знаменитых гладиаторов Древнего Рима

История первых гладиаторских боев корнями уходит еще в III век до нашей эры...

ТехИнсайдер
Российское бьюти-чудо: как меняется отечественная индустрия косметики Российское бьюти-чудо: как меняется отечественная индустрия косметики

Как российская косметика становится полноценным трендсеттером

РБК
Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Девелоперы придерживают дома Девелоперы придерживают дома

Почему девелоперы затягивают сроки сдачи многоквартирного жилья

Ведомости
Автопалатка — это полная свобода Автопалатка — это полная свобода

Everest Touring выводит на рынок автопалатки с авиатехнологиями

Монокль
Как первый полет в космос повлиял на моду и дизайн: от русского космизма до визуальной культуры после Гагарина Как первый полет в космос повлиял на моду и дизайн: от русского космизма до визуальной культуры после Гагарина

Как философия русского космизма сформировала визуальную культуру XX-XXI веков?

ТехИнсайдер
Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире

Аэропорты, взлетно-посадочные полосы которых проверяют пилотов на прочность

ТехИнсайдер
Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса

Химики в лаборатории синтезировали весь набор карбоновых кислот из цикла Кребса

N+1
Во имя красоты Во имя красоты

Елизавета Борзунова о том, как ей удается создавать уникальные украшения

Grazia
Беззубый театр. Беседа на спорные темы Беззубый театр. Беседа на спорные темы

Продолжение статьи худрука Марка Розовского о современном театре

Знание – сила
Китайское техно Китайское техно

Краткая история технологического идеализма

ТехИнсайдер
Поставки по расписанию Поставки по расписанию

Что экспортировал СССР во время войны

Эксперт
RF-лифтинг, эндосфера и душ Шарко: как быстро привести тело в порядок RF-лифтинг, эндосфера и душ Шарко: как быстро привести тело в порядок

Процедуры, которые помогут скорректировать фигуру в короткие сроки

Здоровье
Безвыходных ситуаций не бывает Безвыходных ситуаций не бывает

Интервью с директором Кризисного центра помощи женщинам и детям

Лиза
Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед

Биология в 1900-х годах по темпам своего развития ничуть не отставала от физики

Знание – сила
Открыть в приложении