Forskerne temmer lyset

Hvitt laserlys blir den nye lyspæren

Lasere er mer presise og mer energieffektive enn de lysdiodene som i dag brukes i både lyspærer og TV-skjermer.

Hittil har det imidlertid bare vært mulig å skape farget laserlys, men nå har klart forskere ved Arizona State University klarte å produsere en krystall som gir hvitt laserlys.

Krystallen sender ut tre ulike farger – rødt, grønt og blått – men ved hjelp av speil kan de blandes, slik at sluttresultatet blir hvitt lys.

Den nye laserkrystallen måler bare en femtedel av bredden på et menneskehår og er skapt ved å dyrke såkalte nanoark – lag som består av legeringer av stoffene sink­sulfid, kadmiumsulfid og kadmiumselenid.

Nanoteknologien som kalles MSHN (Multi-Segment Heterostructure Nano­sheets), viser opptil 70 prosent flere farger enn lysdioder, og har et mye lavere strømforbruk.

Dermed kan de både bli avløseren for LED-lyspærer og gi skjermer til datamaskiner og smarttelefoner større kontrast og dypere fargemetning.

Hvit laser vil også gjøre framtidens trådløse internett, li-fi, mye raskere. Li-fi bruker lyspulser fra belysningen i rommet i stedet for radiobølger.

Li-fi med LED-lys kan bli 10 ganger raskere enn wi-fi, og ved å skifte fra LED til hvit laser økes hastigheten 10–100 ganger til.

Kvantepunkter gir klarere farger

Kvantepunkter, «quantum dots», er nanopartikler av et halvledermateriale som sender ut lys i ulike farger, avhengig av hvor store de er.

Et kvantepunkt med en diameter på to milliarddeler av en millimeter (nanometer) lyser for eksempel blått når det blir belyst. Kvantepunktene kan gi oss TV- og mobilskjermer med bedre farger. Det skyldes at de såkalte spektrallinjene er smalere (toppene på grafen under).

De tre primærfargene rødt, grønt og blått kan med andre ord skilles tydeligere fra hverandre, og det gjør det mulig å gjengi flere nyanser.

Kvantepunkter er samtidig strøm­besparende. I en vanlig LED-skjerm kommer lyset fra et bakpanel som sender blått lys gjennom et gult lag fosfor.

Ved å erstatte fosfor med kvantepunkter som sender ut opptil 99,6 prosent av lyset igjen, går mindre av den opprinnelige energien tapt. Det gjør skjermen klarere, og samtidig bruker den mindre strøm.

Lys målrettes mot kreften

Brystkreft sprer seg ofte til beinmargen, og da er det vanskelig å bekjempe kreftcellene uten å samtidig drepe livsviktige stamceller.

Nå har forskere fra Washington University i USA funnet en metode til å ramme kreften målrettet ved hjelp av lys.

Prinsippet er å bruke en kreftmedisin som er harmløs helt til den blir utsatt for lys.

Den såkalte lysterapien brukes allerede i dag til å behandle svulster tett på huden. Her aktiveres medisiner ved å belyse pasienten med blått eller rødt lys, men med den nyutviklede metoden belyses medisiner inne i selve cellen.

Først føres en lysaktivert cellegiftmedisin inn i beinmargen med nanokapsler.

På overflaten av kapslene sitter det et stoff, LLP2A, som binder seg til molekylet VLA-4 på kreftcellene.

Deretter sprøytes det radioaktive stoffet FDG, fluorodeoksyglukose, inn i beinmargen og tas opp av såkalte GLUT-proteiner på kreftcellene. FDG sender ut lys som aktiverer medisiner inne i cellen.

Siden stamcellene i beinmargen ikke har samme kombinasjon av VLA-molekylet og GLUT-proteinet som kreftceller, tar de ikke skade av behandlingen.

Laserkanon skyter 80 malariamygg i sekundet

Et nytt våpen er på vei inn i kampen mot malariamygg og andre insekter som overfører sykdommer.

Photonic Fence er en laserkanon som bruker en kombinasjon av videokamera, LED-lys og laser til å gjenkjenne og drepe insekter innendørs.

Oppfinnelsen er fortsatt ikke ferdigutviklet, men består i grunnen av to deler: en identifikasjonsdel, som velger ut de riktige insektene, og en sporingsdel, som registrerer når insektene beveger seg innen skuddhold.

Sporingsdelen består av et videokamera, infrarøde lysdioder og en spesiell film som reflekterer det infrarøde lyset fra en vegg.

Kameraet er koblet til en datamaskin med programvare for bildeanalyse. Det gjenkjenner myggens silhuett når det reflekterte lyset treffer den bakfra.

Sporingsmodulen registrerer insektets posisjon, og ut fra koordinatene sendes en grønn laserstråle som belyser myggen, mens en fotodiode registrerer svingninger i intensiteten av det lyset som reflekteres fra myggens vingeslag.

Ut fra frekvensen av vingeslagene kan insektarten bestemmes, og hvis det er en malariamygg, avfyres den dødelige laseren.

Proto­typen kan uskadeliggjøre 80 mygg i sekundet, men målet er å nå opp i et mye høyere tall.

Mikroskop fjerner skygger

Lysbølger som rekonstruerer seg selv, etter at de er støtt inn i et hinder, for eksempel vev i kroppen – det er mulig med en ny type mikroskop som gjengir kroppens indre mye skarpere.

Når lyset i et optisk mikroskop treffer et ugjennomsiktig objekt, oppstår det et skyggemønster bak.

Fenomenet kalles diffraksjon og skyldes at lysbølgene endrer retning ved kanter og sprer seg i alle retninger.

Men forskere fra University of Freiburg og firmaet Leica Microsystems i Tyskland arbeider nå for å få lyset til å gjenoppstå på den motsatte siden av objektet.

Ved å bruke en kjegleformet linse kan forskerne skape såkalt Bessel-lignende lysstråler som reparerer seg selv etter å ha møtt et hinder.

Det innebærer at skyggemønsteret unngås, slik at forskerne får klare mikroskopbilder der det ikke er områder som blir skjult av striper.

Forskere lagrer solenergien med kunstig fotosyntese

Lagring av energien fra sol og vind er en av de største utfordringene for å omstille strømforsyningen til fornybar energi.

Nå har forskere fra University of Illinois funnet en effektiv metode til å lagre solenergi.

Metoden binder lysets energi i drivstoff som for eksempel propan med hjelp fra CO2 og gullnanopartikler og etterligner dermed plantenes fotosyntese, der energien i lyset gjøres om til glukose.

Prosessen trekker CO2 ut av atmosfæren, og forskere arbeider nå for å utvikle nye typer brenselceller som gjør om propan til elektrisitet uten å slippe ut CO2.

Dermed vil den kunstige fotosyntesen bidra til å redusere global oppvarming.

Laserlys sender trådløs strøm til droner

En drone eller et fly som kan holde seg på vingene i flere dager eller uker og utføre målinger eller overvåking – det er visjonen bak en ny teknologi som vil gjøre det mulig å overføre strøm trådløst ved å sende laserlys mot fartøyet fra et nettverk av master på bakken.

Laserlyset sendes ut i en konsentrert kjegle som svarer til størrelsen på for eksempel solcellepanelet til en drone. Når laserlyset treffer solcellene, gjøres energien i fotonene om til elektrisk strøm i solcellematerialet.

Strømmen fra solcellene lagres nå i et batteri om bord på flyet, som forsyner motoren med elektrisitet. Dermed blir flyet ladet opp mens det er i lufta.

Lasermasten har en innebygget enhet som sporer fartøyets posisjon, og strømmen til å drive nettverket kan hentes fra et solcelleanlegg.

Firmaet bak teknologien, PowerLight Technologies, har demonstrert at en drone med en batterikapasitet som normalt holder til fem minutter flyvning, kan holdes i lufta i mer enn tolv timer med trådløs oppladning.

På sikt kan teknologien kanskje brukes til å sende strøm ut til satellitter i lav jordbane.