Pigesni ir labiau efektyvūs saulės elementai, baterijos ir apšvietimo sistemos gali būti sukurtos naudojant rentgeno lęšius, kurie leis mokslininkams detaliau tirti nanopasaulį.
Mokslininkų grupė iš JAV Energijos departamento Argonne nacionalinės laboratorijos sukūrė naujos rūšies „daugiasluoksnius Laue lęšius“. Šie lęšiai sufokusuoja didelės energijos rentgeno lęšius taip stipriai, kad gali būti registruojami objektai iki penkiolikos nanometrų dydžio.
Iš principo fokusavimas gali pasiekti ir mažesnę nei dešimties nanometrų ribą. Naujasis metodas leidžia padidinti esamų lęšių skiriamąją gebą iki dviejų kartų. Numatomi patobulinimai leis padidinti skiriamąją gebą iki dešimties kartų.
Labai svarbu suprasti, sugebėti pamatyti ir valdyti nanomatmenų fizikinį pasaulį norint kurti medžiagas, prietaisus ir technologijas, kurios daro įtaką mūsų kasdieniniam pasauliui. Lęšių savybių gerinimas yra vienas iš kelių to siekiant.
„Yra labai didelis poreikis matyti, kas vyksta nanomatmenų pasaulyje, – pasakė Lahsenas Asufidas (Lahsen Assoufid). – Naujos rūšies rentgeno spindulių lęšiaus sukūrimas tikrai atvers naujus kelius į nanopasaulį.“
Jei jums reikia pažiūrėti į medžiagą tikrai nedideliu atstumu, reikalingi labai trumpų bangų rentgeno spinduliai. Tokie spinduliai gaunami Argonne fotonų šaltinio (Argonne's Advanced Photon Source) laboratorijoje. Šioje laboratorijoje gaunami didžiausio skaisčio visoje JAV rentgeno spinduliai, kurie naudojami moksliniams tyrimams.
Daugiau kaip trys tūkstančiai mokslininkų, dirbančių pramonėje, akademinėse įstaigose bei laboratorijose atliko eksperimentus praėjusiais metais. Gaunami ypatingai didelio intensyvumo bei fokusuoti rentgeno spinduliai leidžia mokslininkams pažvelgti į nanopasaulio gelmes, koncentruojant fotonus į mažą erdvės sritį.
„Su šiais lęšiais bus galima pamatyti atskiras nanodaleles, – pasakė Argonne laboratorijos fizikas Jorgas Meizeris (Jörg Maser). – Naudodami laboratorijoje gaunamus rentgeno spindulius, galėsite registruoti keletą dešimčių atomų, esančių sudėtingose aplinkose.“
Mokslinininkai sukūrė naujus lęšius, leidžiančius padidinti kietųjų rentgeno spindulių sufokusavimą. Lęšiai pagaminti sujungiant tūkstančius silicio bei volframo silicido sluoksnių vienas ant kito. Vėliau sluoksniai nušlifuojami iki dešimties mikronų storio.
„Viena iš svarbiausių prieš mus iškylančių dvidešimt pirmojo amžiaus iššūkių yra susiję su energija, – pasakė Meizeris. – Pavyzdžiui, saulės energijos kaina vis dar yra per didelė, tai yra apie vieną dolerį už kilovatą. Norint numušti kainą mažiau nei vienas doleris už kilovatą, reikia sukurti saulės elementus, kurie yra labiau efektyvūs ir pagaminti iš mažiau brangių medžiagų. Norint tai pasiekti, reikia geriau suprasti atsirandančius defektus saulės elementų gamyboje.“
Stebėdami saulės elementus jų gamybos metu bei nustatydami, kurioje gamybos stadijoje gaunami defektai, mokslininkai tikisi pagerinti gaminamų saulės elementų gamybą.
Laboratorijoje dirbantys mokslininkai pradėjo lęšių tyrimus 2003 metais. Pradžioje buvo atlikti sudėtingi skaičiavimai siekiant nustatyti, kaip lęšis turėtų veikti, ar iš viso jis veiks. Paskui reikėjo idėją pademonstruoti pagaminant prototipą bei jį išbandant. Dalis lęšių jau pagaminta ir yra bandoma, kiti yra gaminami. Panašius lęšius pradėjo gaminti ir kitos laboratorijos ne tik JAV, bet ir Japonijoje bei Europoje.
Ateityje mokslininkai planuoja naujuosius lęšius įdėti į mikroelektronines sistemas, tai yra mechanines struktūras, turinčias mikrometro dydžio judančias dalis. Mikroelektroninės sistemos gali būti panaudotos tiksliai kontroliuoti lęšių poziciją bei juos valdyti. Ypatingai patraukliai atrodo automatinio fokusavimo galimybė eksperimentų metu bei gebėjimas greitai nuskenuoti visą pavyzdėlį.
