Les cristaux photoniques réinventent les ampoules au tungstène

Les cristaux photoniques sont des structures nanoscopiques conçues pour canaliser la lumière de longueurs d'onde spécifiques tout en bloquant d'autres longueurs d'onde.

Cette capacité à contrôler et filtrer la lumière avec une grande efficacité les rend extrêmement utiles pour des applications telles que l'augmentation de l'efficacité des cellules photovoltaïques en absorbant la lumière à certaines longueurs d'onde optimales.

Aujourd'hui, Sergei Belousov et ses amis du Kintech Lab à Moscou et un certain nombre d'amis du GE Global Research Center dans l'État de New York, disent qu'ils ont une autre application pour les cristaux photoniques. Ils ont découvert comment les cristaux photoniques peuvent considérablement améliorer l'efficacité d'émission de lumière du tungstène dans l'espoir de réinventer l'ampoule.

Les ampoules au tungstène ont eu mauvaise presse, c'est le moins qu'on puisse dire. Le tungstène a un point de fusion élevé (3695 K) et peut donc être chauffé jusqu'à ce qu'il brille sans fondre. Le problème est que seulement 5 % de la lumière qu'il émet est visible, le reste étant de l'infrarouge, ce qui est tout simplement gaspillé. Avec un rendement de seulement 5 %, les ampoules au tungstène sont rapidement tombées en désuétude.

La question à laquelle Belousov et ses collègues ont tenté de répondre est de savoir s'ils peuvent concevoir la nanostructure du tungstène pour créer un cristal photonique qui émet de la lumière visible tout en supprimant l'émission de lumière infrarouge.

Ils ont théoriquement étudié les propriétés de plusieurs structures, telles que des piles de billes de tungstène nanoscopiques et des sphères noyées dans un autre milieu. Alors que les piles de bûches de tungstène font peu de différence, les sphères de tungstène d'un rayon d'à peine une fraction de micromètre font juste le travail, émettant de la lumière principalement dans la région visible du spectre.

Belousov et ses collègues ont ensuite testé leur idée en fabriquant un cristal photonique de tungstène de la conception requise et en mesurant la quantité de lumière qu'il émet à différentes fréquences. Ils disent que la nouvelle structure émet beaucoup moins de lumière infrarouge et a une efficacité de 15%, nettement supérieure à celle du matériau en vrac.

C'est une amélioration significative et des améliorations à ce sujet seront sûrement possibles. Mais la question est de savoir si cela suffira à déclencher une révolution du tungstène dans les ampoules électriques. La génération actuelle d'ampoules fluorescentes compactes peut égaler le rendement lumineux d'une ampoule au tungstène de 100 watts en utilisant moins de 30 watts et les lampes LED peuvent le faire en utilisant moins de 20 watts.

Si Belousov et ses collègues veulent remettre du tungstène dans les ampoules, ils devront d'abord battre une vive opposition.

Réf : arxiv.org/abs/1212.3451 : Utilisation de cristaux photoniques métalliques comme sources de lumière visible

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