Znajdź zawartość

Prace naukowców z Purdue University dają nadzieję na upowszechnienie się diod LED na rynku. Diody te są znacznie bardziej wydajne, energooszczędne i trwałe niż obecnie używane żarówki oraz świetlówki. Ich główną wadą jest zaś wielokrotnie wyższa cena. Tradycyjne LED-y wykorzystują szafir, który znacząco podnosi ich koszty. Uczonym z Purdue właśnie udało się zastąpić go krzemem. W szafirowych diodach materiałem emitującym światło jest azotek galu. Ponadto diody te korzystają z systemu luster, które obija światło tak, by nie było tracone. Te trzy elementy: szafir, azotek galu i lustra powodują, że diody są około 20-krotnie droższe od żarówek. Dotychczas nie udawało się zastąpić szafiru tańszym krzemem, ponieważ nie wiedziano, jak pokryć krzem odpowiedniej jakości metaliczną powłoką odbijającą światło. Amerykańscy naukowcy wykorzystali do tego celu azotek cyrkonu. Związek ten jest jednak niestabilny w obecności krzemu i reaguje z nim. Problem rozwiązano umieszczając na krzemie izolującą warstwę azotku glinu. Uczeni w komorze próżniowej bombardowali cyrkon i glin pozytywnie naładowanymi jonami argonu. Atomy metali były wybijane przez jony argonu i wchodziły w reakcję ze znajdującym się w komorze azotem. W wyniku tego procesu na krzemie odkładał się azotek glinu i azotek cyrkonu. Następnie w temperaturze około 1000 stopni Celsjusza za pomocą techniki epitaksji z fazy parowej dodano azotek galu. Znajdujące się na krzemie azotki cyrkonu, glinu i galu utworzyły krystaliczną strukturę, odpowiednią do produkcji diod LED. Dodatkową zaletą nowej technologii, oprócz znacznego obniżenia kosztów, jest fakt, iż krzem lepiej niż szafir rozprasza ciepło, co powinno skutkować zwiększoną żywotnością diod krzemowych. A ta może sięgać być może nawet 15 lat. Jeśli zastąpimy obecne żarówki diodami, możemy zaoszczędzić aż 30% energii zużywanej na oświetlanie. Oznacza to 10-procentową oszczędność w poborze energii w ogóle i odpowiednią redukcję emisji węgla do atmosfery - mówi profesor Timothy Sands. Informuje przy tym, że obecnie wydajność żarówek wynosi zaledwie 10%, a więc aż 90% pobieranej energii zamieniają one na ciepło, a nie na światło. Na rynku już teraz obecne są diody LED, których wydajność sięga 64 procent. Kosztują one jednak około 100 dolarów. Badania naukowców z Purdue powinny pozwolić na obniżenie ceny tego typu urządzeń do około 5 USD. Sands wierzy, że nowe diody trafia na rynek w ciągu 2 lat. Naukowcy muszą się jeszcze nauczyć, jak zmniejszyć liczbę wad fabrycznych oraz w jaki sposób zapobiec niszczeniu się warstwy azotku galu podczas schładzania plastrów krzemowych.

W ciągu najbliższych kilku lat nielubiane przez większość świetlówki można będzie zastąpić oświetleniem LED. Specjaliści twierdzą, że ich ceny będą spadały o 15-20% rocznie, by do roku 2015 osiągnąć 30% obecnych cen. Wojna cenowa pomiędzy producentami oświetlenia LED rozpoczęła się w Japonii w 2009 roku. Obecnie co piąta sprzedawana w Kraju Kwitnącej Wiśni żarówka to LED. Tego typu źródła światła już obecnie stanowią pod względem wartości 50-60% rynku. W ciągu ostatnich 2 lat średnia cena żarówki LED spadła w Japonii z 5500 do 2000 jenów. Firmy produkujące LED informują, że wojna cenowa rozszerzyła się na Chiny, Europę i USA. Obecnie średnia cena żarówki LED w Stanach Zjednoczonych do 20-23 dolary, czyli wciąż znacznie więcej niż 4-5 USD, jakie trzeba zapłacić za konwencjonalną żarówkę energooszczędną. Sytuacja ulega jednak błyskawicznym zmianom. W bieżącym roku na amerykańskim rynku powinny pojawić się LED-y w cenie 10 dolarów za sztukę. Szybko rozwijający się rynek produktów LED powoduje, że pojawiają się na nim coraz to nowe firmy.

Wgląd często porównuje się do rozświetlenia ciemnego pomieszczenia, stąd pomysł Michaela Slepiana z Tufts University, by sprawdzić, czy oglądanie żarówki sprzyja wpadaniu na dobre pomysły (Journal of Experimental Social Psychology). Psycholog podkreśla, że choć wgląd bada się od dawna, nadal pozostaje on dość tajemniczym zjawiskiem. Na początku amerykański zespół próbował ustalić, czy ludziom żarówka kojarzy się w ogóle z oświeceniem umysłu, dlatego we wstępnym eksperymencie 73 studentów oglądało wyświetlane na komputerze słowa: 10 wyrazów kojarzonych z wglądem (np. stworzyć, przewidywać czy wyobrażać sobie/wpaść na pomysł), 10 innych słów oraz 20 niby-wyrazów. Ochotników poproszono, by reagowali tak szybko i dokładnie, jak to możliwe, określając, czy to, co zobaczyli, było słowem, czy nie. W pomieszczeniu znajdowała się nieosłonięta kloszem włączona 25-watowa żarówka lub świetlówka. Okazało się, że osoby stykające się z żarówką reagowały szybciej na wyrazy związane z wglądem niż na inne słowa. Sugeruje to, że w ich głowach rzeczywiście istniała konotacja żarówka-wgląd. Slepian jednak na tym nie poprzestał i próbował sprawdzić, czy żarówka sprzyja wglądowi, a nie tylko się z nim kojarzy. We właściwych eksperymentach studenci rozwiązywali zatem szereg zadań matematycznych, przestrzennych i językowych. Pracowali w pomieszczeniach oświetlonych albo żarówką, albo świetlówką. Okazało się, że wpadali na rozwiązanie szybciej lub częściej przy zastosowaniu żarówki. Siedemdziesięciu dziewięciu studentom dano trzy minuty na znalezienie sposobu na połączenie trzema liniami prostymi czterech punktów ułożonych w kwadrat. Nie wolno było odrywać ołówka bądź długopisu od kartki ani wracać po śladzie. Należało skończyć w punkcie, z którego się wystartowało. Okazało się, że ochotnicy główkujący w świetle żarówki wpadali na rozwiązanie 2-krotnie częściej od "świetlówkowców". W kolejnym zadaniu 38 studentów zapoznawało się z serią 3-wyrazowych zestawów. Należało dodać 4. wyraz, pozwalający połączyć znaczeniowo trzy wcześniejsze (np. zestaw druk, jagoda i ptak można by uzupełnić słowem "niebieski"). Tutaj ludzie oświetlani żarówką poprawnie dokańczali o 70% więcej trójek. Slepian opowiada, że dotąd wgląd opisywano raczej jako zjawisko całkowicie wewnętrzne, tymczasem okazało się, że można nim sterować za pomocą zewnętrznych wskazówek, np. wystroju wnętrza. Amerykanie sprawdzali też, czy jakość światła oddziałuje jakoś na wgląd. Sadzali badanych w pokojach z zapalonymi nagimi żarówkami i żarówkami osłoniętymi. Tam rozwiązywali oni test ze słownymi triadami. Okazało się, że studenci wystawieni na oddziaływanie żarówek bez abażuru wypadali lepiej. Nasze rezultaty nie są wynikiem natężenia ani rodzaju oświetlenia, ale stanowią funkcję ekspozycji na symbol wglądu: żarówkę – podsumowuje Slepian, który już zastanawia się nad przetestowaniem nowej metody wspierania kreatywności w szkołach i biurach.

Toshiba przerwała produkcję tradycyjnych żarówek, kończąc w ten sposób 120-letni etap swojej historii. Firma jest jednym z największych japońskich wytwórców produktów oświetleniowych. Sama Toshiba mówi, że jej historia produkcji żarówek sięga 1890 roku, kiedy to powstała firma Hakunetsu-sha, która później połączyła się z Toshibą. Początkowa produkcja sięgała 10 żarówek dziennie. W roku 1973 Toshiba produkowała 78 milionów żarówek. W ubiegłym roku japoński koncern wyprodukował 7 milionów tradycyjnych żarówek, a świetlówek powstało 14 milionów.

Naukowcy z University of Rochester informują, że dzięki wykorzystaniu lasera w procesie produkcyjnym, tradycyjne żarówki mogą dawać światło tak jasne, jakby zużywały 100 watów mocy, zużywając w rzeczywistości mniej niż 60 watów. Żarówki są przy tym tańsze niż świetlówki, a ich światło jest znacznie bardziej przyjemne dla oka. Jak pamiętamy, Unia Europejska wymaga stopniowej rezygnacji z tradycyjnych żarówek na rzecz świetlówek, pomimo tego, że są one droższe, zawierają rtęć oraz są szkodliwe dla zdrowia. Tymczasem za pomocą lasera można stworzyć na wolframowym żarniku specjalne mikro- i nanostruktury, które powodują, że żarnik daje znacznie więcej światła i zużywa znacznie mniej prądu. Badaliśmy, jak bardzo szybkie impulsy światła zmieniają metal i zaczęliśmy zastanawiać się, co się stanie, gdy potraktujemy laserem żarnik. Skierowaliśmy promień przez szklaną bańkę i zmieniliśmy niewielki fragment żarnika. Po zapaleniu żarówki zobaczyliśmy, że ten fragment świeci znacznie jaśniej, a jednocześnie zużycie energii nie wzrosło - mówi Chunlei Guo, profesor optyki z University of Rochester. Kluczem do produkcji wydajnych żarników jest użycie bardzo silnego femtosekundowego lasera. Femtosekunda to jedna biliardowa część sekundy. Laser oświetla żarnik przez niezwykle krótką chwilę, ale w tym czasie na powierzchni czubka igły wyzwala tyle energii ile wynosi cała produkcja USA. To z kolei powoduje, że na metalu tworzą się mikro- i nanostruktury znacznie zwiększające jasność żarnika. Mimo tak olbrzymiej mocy laser femtosekundowy może być zasilany ze zwykłego gniazdka elektrycznego, a więc technikę taką będzie można bez przeszkód stosować podczas produkcji żarówek. Jednak Guo nie powiedział na temat żarówek jeszcze ostatniego słowa. Wraz z Anatoliyem Vorobeyvem udowodnili, że czarny żarnik świeci lepiej od tradycyjnego. Ponadto okazało się, że za pomocą lasera można zmieniać kolor niemal każdego metalu w niebieski, złoty i szary. Odpowiednio manipulując kolorami żarnika można nie tylko uzyskać oszczędności energii i lepszą intensywność światła, ale również zmienić spektrum światła w tradycyjnej żarówce tak, by było ono przyjemniejsze dla oczu, bardziej białe, czy też by dawało barwę przydatną do specyficznych zastosowań. Zespół Guo osiągnął nawet to, co dotychczas było niemożliwe - spowodował, by żarnik świecił światłem częściowo spolaryzowanym. Dotychczas taki efekt można było uzyskać stosując specjalne filtry, które jednak zmniejszały wydajność żarówki.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles stworzyli najmniejszą żarówkę na świecie. Jej drucik żarowy stanowi pojedyncza nanorurka o długości 100 atomów. Gołym okiem nie można go zobaczyć. Dopiero po zapaleniu żarówki zauważymy miniaturowe źródło światła. Miniaturowe urządzenie nie powstało jednak dla zabawy. Profesor Chris Regan i jego zespół stworzyli je, by zbadać zjawiska zachodzące na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej. Żarówka ma umożliwić przestudiowanie prawa Plancka, które opisuje emisję światła przez ciało doskonale czarne. Odnosi się ono do emisji z wielu obiektów, a naukowców szczególnie interesuje mikrofalowe promieniowanie tła, czyli pozostałość po Wielkim Wybuchu, również opisywane przez prawo Plancka. Żarnik miniaturowej żarówki składa się z mniej niż 20 milionów atomów. To wystarczająco dużo, by wyciągnąć istotne statystycznie wnioski na temat zachodzących zjawisk, a jednocześnie na tyle mało, że żarnik można uznać za urządzenie molekularne, a więc podlegające prawom mechaniki kwantowej. Naszym celem jest zbadanie, jak prawo Plancka ma się do miniaturowych obiektów. Te dwa tematy - emisja z ciała doskonale czarnego oraz skala nano - mieszczą się na pograniczu termodynamiki i mechaniki kwantowej, uważamy więc, że nasze urządzenie jest bardzo interesującym systemem do badania - stwierdził profesor Regan. Jako ciekawostkę można dodać, że żarnik miniaturowej żarówki jest bardzo podobny do tego, który znajdował się w żarówce Edisona. I tam żarnik składał się z węgla. Współczesny żarnik ma jednak objętość bilion razy mniejszą niż żarnik Edisona.

Kazachscy urzędnicy ze zdumieniem odkryli, że w ich kraju mieszka kobieta, która za dwa dni będzie obchodziła... 130 urodziny. Wszystko wskazuje na to, że pani Sahan Dosowa jest najstarszym żyjącym człowiekiem. Wiek mieszkanki Karagandy potwierdzają trzy dokumenty. Najważniejszy z nich, to spis powszechny z roku 1926, w którym znajdziemy informację, że Dosowa ma 47 lat. Kobieta jest również posiadaczką dokumentu tożsamości z czasów ZSRR oraz dowodu osobistego wydanego przez władze Kazachstanu. Możemy się z nich dowiedzieć, że urodziła się 27 maja 1879 roku. Dotychczas staruszka była znana w swoim mieście, a urzędy trafiły na jej ślad podczas dokonywanego właśnie spisu powszechnego. Pani Dosowa mówi, że nigdy nie była u lekarza, jest uzależniona od koziego sera, a długie życie zawdzięcza pogodnemu usposobieniu. Nailia Dosajewa, kierowniczka wydziału społecznego i demograficznego w Karagandzie mówi, że nie ma żadnych wątpliwości co do wieku Dosowej. Posiadane przez nią dokumenty tożsamości nie budzą zastrzeżeń, a jej obecność w spisie z 1926 roku tylko to potwierdza. Sakhan Dosowa jest więc rówieśnicą żarówki, Trockiego, Stalina i Einsteina, urodziła się w roku, w którym wybuchła wojna pomiędzy Zulusami a Wielką Brytanią, a Arthur Conan Doyle opublikował swoją pierwszą powieść. Jest jedynie o 11 lat młodsza od ostatniego cara Rosji. Gdy miała 10 lat urodził się Adolf Hitler. W wieku 38 lat doświadczyła komunistycznej rewolucji, a na emeryturę przeszła w roku wybuchu drugiej wojny światowej. Niektórzy urzędnicy wątpią jednak w wiek Dosowej, zauważając, że kilkoro ze swoich 10 dzieci musiałaby urodzić po ukończeniu 60. roku życia. Mówią też, że XIX-wieczne kazachskie dokumenty są pełne luk. Oficjalnie najstarszą żyjącą osobą jest Amerykanka Edna Parker, która liczy sobie 114 lat.

Kraje europejskie stopniowo wprowadzają obowiązek używania energooszczędnych żarówek. Tymczasem doktor Robert Sarkany ostrzega, że u osób z uczuleniem na światło tego typu urządzenia wywołują bolesną wysypkę i opuchliznę. Pacjenci w Wielkiej Brytanii tworzą grupy wsparcia, które domagają się, by rząd zezwolił na używanie tradycyjnych żarówek ze względów medycznych. Problem narasta, gdyż sklepy, dostosowując się do wymagań UE, wycofują żarówki zastępując je energooszczędnymi świetlówkami. Już we wrześniu bieżącego roku w Wielkiej Brytanii nie będzie można sprzedawać żarówek o mocy 100 watów, niedługo później ze sklepów znikną 60- i 40-watowe. Unia Europejska wymaga, by w roku 2012 nie sprzedawano w ogóle tradycyjnych żarówek. Specjaliści ostrzegają, że energooszczędne żarówki mogą wywoływać migreny, epilepsje i wysypki. Doktor Sarkany, fotodermatolog z St John's Institute of Dermatology w Londynie mówi, że zetknął się już z pacjentami, u których energooszczędne żarówki wywoływały wysypkę. Niektórzy z nich chorowali na toczeń, a objawy były wzmacniane ekspozycją na światło fluorescencyjne. Również i inni specjaliści przyznają, że forsowane przez UE oświetlenie stanowi problem ze względu na emitowane przez siebie duże porcje światła ultrafioletowego. Ono właśnie powoduje cierpienia u osób z chorobami skóry.