27. ožujak 2016.

Odbačena klasična, Edisonova žarulja uskrsnula je s pomoću nanotehnogije

Tim Marina Soljačića, redovitog profesora na institutu Massachusetts Institute of Technologyju, pretvorio je žarnu žarulju u novo biće, učinkovito poput LED i fluorescentnih, prihvaćenih na tržištu. Vratili su se, kaže, konceptu recikliranja svjetlosti

Tko je htio, zna sve o zavjeri skovanoj oko žarulje. Omražena, neučinkovita, neekonomična, klasična žarulja sa žarnom niti izgnana je iz našeg života. Umjesto nje u život su nam uskočile fluorescentne, halogene i LED žarulje. Prije toga je onoj sa žarnom niti namjerno skraćen životni vijek, s najmanje desetak tisuća radnih sati na samo tisuću (o tome se vodio i sudski proces). Ali ima jedna žarna žarulja koja se ne da. Živi već 115 godina u vatrogasnoj stanici Livermore u američkoj Kaliforniji. Izrađena je u vrijeme kad nije postojao dogovor najvećih proizvođača o namjernu kraćenju trajanja. Radi gotovo bez prestanka. Postala je legendom.

Ne znamo ima li ta dugovječna starica ikakve veze s nostalgičnom idejom da se udahne život smaknutim žaruljama, no tim znanstvenika Marina Soljačića, redovitog profesora na prestižnom institutu Massachusetts Institute of Technology (MIT), preporodio je odbačenu klasičnu, Edisonovu žarulju. S pomoću nanotehnologije pretvorio je žarnu žarulju u novo biće, učinkovito poput LED i fluorescentnih, prihvaćenih na tržištu.

Zašto bi itko želio udahnuti život nečemu što oko 95 posto energije pretvara u toplinu, samo pet posto u svjetlost? Zato što su Soljačić i njegove kolege, John Joannopolous, profesor fizike te profesor energetskog inženjeringa gang chen zajedno sa znanstvenicima Ivanom Celanovićem i Ognjenom Ilićem odlučili iskoristiti nanofotoničke tehnike za recikliranje svjetlosti. Da, dobro ste pročitali. Za recikliranje svjetlosti. Ključ je cijele te nanoznanstvene stvari u stvaranju procesa u dvije faze. Prva uključuje klasičnu žarnu nit sa svim njezinim nedostacima i gubicima. Ali! Umjesto da se toplina rasipa, sekundarnim se strukturama to toplinsko zračenje hvata i usmjerava natrag prema žarnoj niti. Ona to zračenje upija i ponovno ga emitira kao izvor svjetlosti. Kakve su to strukture? Riječ je o oblicima fotoničkoga kristala koji se proizvodi od široko rasprostranjenih i lako dostupnih materijala koristeći se pritom tehnologijom taloženja materijala, objašnjava Soljačić.

Druga je faza, zapravo, ta ključna razlika o tome kako ta žarulja i sustav na kojemu počiva pretvaraju električnu energiju u svjetlost. Jedno od mjerila kojima se uspoređuje kvaliteta raznih žarulja jest učinkovitost osvjetljenja, koja u obzir uzima odaziv ljudskog oka. Klasična žarulja ima samo od dva do tri posto te učinkovitosti, fluorescentne žarulje između sedam i 15 posto, a LED žarulje između pet i 15 posto. Nova klasična žarulja, jednom kad znanstveni posao bude gotov, imala bi čak do 40 posto te učinkovitosti, dakle mnogo više. Do tog je cilja dalek put, no Soljačić kaže kako obnovljena žarulja već sada dostiže učinkovitost ponekih fluorescentnih i LED žarulja.

– Temelj je ideje naše nanožarulje prilagodba toplinskoga zračenja. Na nižim temperaturama znamo kako to učiniti: na površini je objekta koji emitira zračenje nanostruktura zbog koje dobijemo rezultat koji želimo. Na višim temperaturama takav pristup ne djeluje jer se nanomaterijal raspada. Zbog toga smo se vratili konceptu recikliranja svjetlosti kako bismo postigli željene valne duljine. Zbog čega je naš rad važan? Zato što se takav koncept može primijeniti na bilo koji objekt toplinskoga zračenja, pri čemu možemo utjecati na izbor između željenih i neželjenih valnih duljina zračenja – tumači Soljačić.

Naše gore list pri tome naglašava kako je zasad sve to samo znanstveni pothvat: hoće li (i kada) takve žarulje biti na komercijalnome tržištu, ovisi o tome koliko će stajati proizvodnja i koliko će biti pouzdane (koliko dugo mogu raditi a da se ne pokvare). Svrha istraživanja nije stvaranje konkurencije CFL ili LED rasvjeti, nego pokazati najviši mogući stupanj recikliranja toplinskoga svjetla. Ljubitelji umjetne Sunčeve svjetlosti možda ipak ne bi imali ništa protiv da im u domovima ponovno zasjaji žarna nit.