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

Ледовая жизнь Арктики Ледовая жизнь Арктики

Мало кто знает, какая разнообразная жизнь скрывается во льдах Арктики

Наука и жизнь
Одежда-антистресс Одежда-антистресс

Что включить в дофаминовый гардероб

Лиза
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
«Тест на старика»: а вы сможете его пройти? «Тест на старика»: а вы сможете его пройти?

Если у вас есть пять минут, предлагаем испытать свои силы в тесте на старика

Maxim
Побег с аэродрома Побег с аэродрома

Циклолеты – «летающие комбайны» – становятся экономичнее квадрокоптеров

Популярная механика
Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос

Институт астрономии РАН запустит УФ-обсерваторию и создаст лунную базу

Наука и жизнь
Есть ли у растений нервы? Есть ли у растений нервы?

Нервов у растений нет, во всяком случае, в том виде, в каком они есть у животных

Наука и жизнь
Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью

Ученые разобрались в природе анафилактического шока при пищевой аллергии

N+1
Как выбрать фильтр для воды? Есть всего два важных параметра Как выбрать фильтр для воды? Есть всего два важных параметра

Разбираемся, как выбрать идеальную систему очистки воды

ТехИнсайдер
Почему скрипят тормоза у машины и что с этим делать Почему скрипят тормоза у машины и что с этим делать

Почему возникает скрип тормозов и когда он действительно требует внимания

РБК
Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем

Какие необычные позиции появились в российских компаниях за последние пару лет

Forbes
5 фактов из истории пива, которые вы скорее всего не знали 5 фактов из истории пива, которые вы скорее всего не знали

Что пили российские императоры и кто придумал пиво со вкусом борща?

Maxim
Социология утопии, или Почему у Стругацких в их «Мире Полудня» нет котиков и попугайчиков Социология утопии, или Почему у Стругацких в их «Мире Полудня» нет котиков и попугайчиков

Почему на Прекрасной Земле Будущего полностью отсутствуют домашние питомцы

Знание – сила
Тренд на тихий бренд Тренд на тихий бренд

Low profile publicity: почему крупный бизнес выбирает стратегию скромности?

Ведомости
«Простая геометрическая фигура»: какую историю пережил «Черный квадрат» Малевича «Простая геометрическая фигура»: какую историю пережил «Черный квадрат» Малевича

История успеха наследия художника Казимира Малевича

Forbes
«Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова «Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова

Каким был путь в искусстве Карла Брюллова и как его показывают в музеях

Forbes
Почему блокируют счет ИП: 10 реальных причин и как их избежать Почему блокируют счет ИП: 10 реальных причин и как их избежать

Разберем на примерах основные причины блокировки средств на счете ИП

Inc.
Из мужского гардероба — в одежду для Барби: как розовый стал женским цветом Из мужского гардероба — в одежду для Барби: как розовый стал женским цветом

Как розовый стал воплощением гендерных стереотипов

Forbes
Зонд NASA использовал Марс как тестовую площадку при полете к Европе Зонд NASA использовал Марс как тестовую площадку при полете к Европе

Ученые успешно протестировали радарную систему зонда Europa Clipper

ТехИнсайдер
Революция в мире моды: как технологии меняют нашу одежду Революция в мире моды: как технологии меняют нашу одежду

Как уже сейчас в новинках мира моды проявляются тренды гардероба будущего

Inc.
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Сказочная повесть — фантастика с просветительской задачей

Наука и жизнь
Сергей Батехин: Контролировать не всегда хорошо Сергей Батехин: Контролировать не всегда хорошо

Крупные российские инвестгруппы вынуждены переосмыслять свою роль в экономике

Ведомости
Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек

Ученые проанализировали многочисленные человеческие кости из пещеры Эль-Мирадор

N+1
Полет Fram2 Полет Fram2

Командиром этого полета был Ван Чунь – миллионер, оплативший полет участников

Наука и техника
Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций

Математик Энди Рейнольдс, возможно, разгадал тайну птичьих мурмураций

ТехИнсайдер
«Хотеть пять звезд, спа и три ресторана — это не стратегия». Президент Cosmos Hotel Group — об ошибках начинающих отельеров «Хотеть пять звезд, спа и три ресторана — это не стратегия». Президент Cosmos Hotel Group — об ошибках начинающих отельеров

Каких ошибок следует избегать отельеру и почему за малыми городами будущее?

Inc.
Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки Бактерию обвинили в гибели миллиардов морских звезд у западного побережья Северной Америки

Биологи выяснили, что было возбудителем истощающей болезни морских звезд

N+1
Детектор дипфейков Детектор дипфейков

В России появится сервис для маркировки ИИ-контента и его выявления

Ведомости
Страдания от избытка красоты: что такое синдром Стендаля Страдания от избытка красоты: что такое синдром Стендаля

Что такое синдром Стендаля и в чем он выражается

ТехИнсайдер
Дрофа – степной реликт Дрофа – степной реликт

Все ли знают о самой крупной птице России? Это дрофа

Знание – сила
Открыть в приложении