Forskerne tæmmer lyset

Hvidt laserlys bliver den nye elektriske pære

Lasere er præcisere og mere energibesparende end de LED’er, lysdioder, der i dag bruges i både elpærer og TV-skærme.

Hidtil har det imidlertid kun været muligt at skabe farvet laserlys, men nu er det lykkedes forskere ved Arizona State University at fremstille et krystal, der giver hvidt laserlys.

Krystallet udsender tre forskellige farver – rød, grøn og blå – men ved hjælp af spejle kan de blandes, så slutresultatet bliver hvidt lys.

Det nye laserkrystal måler kun en femtedel af bredden på et menneskehår og er skabt ved at dyrke såkaldte nanoark – lag, der består af legeringer af stofferne zinksulfid, kadmiumsulfid og kadmiumselenid.

Nanoteknologien, der kaldes MSHN (Multi-Segment Heterostructure Nanosheets), viser op til 70 pct. flere farver end LED’er med et meget lavere strømforbrug.

Dermed kan de både blive afløseren for LED-lyspærer og give skærme til computere og smart­phones større kontrast og dybere farvemætning.

Hvid laser vil også gøre fremtidens trådløse internet, li-fi, langt hurtigere. Li-fi bruger lyspulser fra belysningen i rummet i stedet for radiobølger.

Li-fi med LED’er kan blive 10 gange hurtigere end wi-fi, og ved at skifte fra LED’er til hvid laser øges hastigheden igen 10-100 gange.

Kvantepunkter giver klarere farver

Kvantepunkter, “quantum dots”, er nanopartikler af et halvledermateriale, der udsender lys i forskellige farver, afhængigt af hvor store de er.

Et kvantepunkt med en diameter på to milliontedele af en millimeter (nanometer) lyser fx blåt, når det bliver belyst. Kvantepunkterne kan give os TV- og smartphoneskærme med bedre farver. Det skyldes, at deres såkaldte spektrallinjer er smallere.

De tre primære farver rød, grøn og blå kan med andre ord skelnes tydeligere fra hinanden, og det gør det muligt at gengive flere nuancer.

Kvantepunkter er samtidig strømbesparende. I en almindelig LED-skærm kommer lyset normalt fra et bagpanel, der sender blåt lys gennem et gult lag fosfor.

Ved at erstatte fosfor med kvantepunkter, der udsender op til 99,6 pct. af lyset igen, går mindre af den oprindelige energi tabt. Det gør skærmen klarere, og samtidig bruger den mindre strøm.

Lys går målrettet efter kræften

Brystkræft spreder sig ofte til knoglemarven, hvor det er svært at bekæmpe kræftcellerne uden samtidig at dræbe livsvigtige stamceller.

Nu har forskere fra Washington University i USA fundet en metode til at ramme kræften målrettet ved hjælp af lys.

Princippet er at bruge en kræftmedicin, der er harmløs, indtil den bliver udsat for lys. Den såkaldte lysterapi bruges allerede i dag til at behandle svulster tæt på huden.

Her aktiveres medicinen ved at belyse patienten med blåt eller rødt lys, men med den nyudviklede metode belyses medicinen inde i selve cellen.

Først føres en lysaktiveret kemoterapimedicin ind i knoglemarven med nanokapsler.

På overfladen af kapslerne sidder et stof, LLP2A, som binder sig til molekylet VLA-4 på kræftcellerne.

Bagefter sprøjtes det radioaktive stof FDG, fluorodeoxyglucose, ind i knoglemarven og optages af såkaldte GLUT-proteiner på kræftcellerne. FDG udsender lys, der aktiverer medicinen inde i cellen.

Da stamcellerne i knoglemarven ikke har samme kombination af VLA-4-molekylet og GLUT-proteinet som kræftceller, tager de ikke skade af behandlingen.

Laserkanon skyder 80 malariamyg i sekundet

Et nyt våben er på vej ind i kampen mod malariamyg og andre insekter, der overfører sygdomme.

Photonic Fence er en laserkanon, der bruger en kombination af videokamera, LED’er og laser til at genkende og dræbe insekter indendørs.

Opfindelsen er endnu ikke færdigudviklet, men består grundlæggende af to dele: en identifikationsdel, der udvælger de rigtige insekter, og en sporingsdel, der registrerer, når insekterne bevæger sig inden for skudvidde.

Sporingsdelen består af et videokamera, infrarøde lysdioder og en særlig film, der reflekterer det infrarøde lys fra en væg.

Kameraet er koblet til en computer med billedanalyseringssoftware, der kan genkende myggens silhuet, når det reflekterede lys rammer den bagfra.

Sporingsmodulet registrerer løbende insektets position, og ud fra koordinaterne sendes en grøn laserstråle afsted, som belyser myggen, mens en fotodiode registrerer udsving i intensiteten af det lys, der reflekteres fra myggens vingeslag.

Ud fra frekvensen af vingeslagene kan insektarten bestemmes, og hvis det er en malariamyg, affyres den dræbende laser.

Prototypen kan uskadeliggøre 80 myg i sekundet, men målet er at nå op på et langt højere tal.

Mikroskop fjerner skygger

Lysbølger, der rekonstruerer sig selv, efter at de er stødt ind i en forhindring, fx væv i kroppen – det er muligt med en ny type mikroskop, der gengiver kroppens indre langt skarpere.

Når lyset i et optisk mikroskop rammer et uigennemsigtigt objekt, opstår der et skyggemønster bagved.

Fænomenet kaldes diffraktion og skyldes, at lysbølgerne afbøjes af objektets kanter og spreder sig i alle retninger.

Men forskere fra University of Freiburg og firmaet Leica Microsystems i Tyskland arbejder nu på at få lyset til at genopstå på den modsatte side af objektet.

Ved at bruge en kegleformet linse kan forskerne skabe såkaldt Bessel-lignende lysstråler, der heler sig selv efter at have mødt en forhindring.

Det betyder, at skyggemønsteret undgås, så forskerne får klare mikroskopbilleder, hvor ingen områder bliver skjult af striber og sløring.

Forskere lagrer solenergien med kunstig fotosyntese

Lagring af energien fra sol og vind er én af de helt store udfordringer ved at omstille elforsyningen til vedvarende energi.

Nu har forskere fra University of Illinois fundet en effektiv metode til at lagre solenergi.

Metoden binder lysets energi i brændstof som fx propan med hjælp fra CO2 og guldnanopartikler og efterligner derved planternes fotosyntese, hvor energien i lyset omdannes til glukose.

Processen trækker CO2 ud af atmosfæren, og forskere arbejder nu på at udvikle nye typer brændselsceller, der omdanner propan til elektricitet uden at udlede CO2.

På den måde vil den kunstige fotosyntese bidrage til at mindske global opvarmning.

Laserlys sender trådløs strøm til droner

En drone eller et fly, som kan holde sig på vingerne i dage- eller ugevis og udføre målinger eller overvågning – det er visionen bag en ny teknologi, der vil gøre det muligt at overføre strøm trådløst ved at sende laserlys mod fartøjet fra et netværk af master på jorden.

Laserlyset udsendes i en koncentreret kegle, der svarer til størrelsen på fx en drones sol-cellepanel. Når laserlyset rammer solcellerne, omdannes fotonernes energi til elektrisk strøm i solcellematerialet.

Strømmen fra solcellerne lagres nu i et batteri ombord på flyet, som forsyner flyets elmotor med elektricitet. Dermed bliver flyet ladet op, mens det er i luften.

Lasermasten har en indbygget tracker, der sporer fartøjets position, og strømmen til at drive netværket kan hentes fra et solcelleanlæg.

Firmaet bag teknologien, PowerLight Technologies, har demonstreret, at en drone med normal batterikapacitet til fem minutters flyvning kunne holdes i luften i mere end 12 timer med trådløs opladning.

På længere sigt kan teknologien måske bruges til at sende strøm ud til satellitter i lavt jordkredsløb.