Российские ученые нашли способ ускорить рост растений в теплицах

Ученые из Университета ИТМО вместе со специалистами Томского политехнического университета создали специальную стеклокерамику с добавлением хрома для светильников в теплицах. Под их светом растения растут быстрее. Описание разработки приводится в журнале Optical Materials.

Многие видели в окнах домов яркое розовое свечение — это специальные лампы, которые используют владельцы комнатных растений для того, чтобы их цветы не испытывали недостатка в свете. Похожими лампами пользуются и фермеры, устанавливая их в теплицах.

Высокотехнологичные сельхозпроизводства используют для этой цели специальные светодиодные светильники, розовый свет в которых создается в результате смешения света синего и красного светодиодов. Однако специалисты в области светофизиологии утверждают, что такие лампы не дают всего необходимого растениям спектра.

«Ученые выяснили, что такой свет не оптимален, — приводятся в пресс-релизе Университета ИТМО слова руководителя исследования, ассистента факультета Фотоники и оптоинформатики Анастасии Бабкиной. — Дело в том, что красный диод светит в области около 650 нанометров — при этом спектр у него узкий, почти как у лазера. Растения лучше поглощают красный и инфракрасный свет не на длине волны в 650 нанометров, а на чуть большей, которая уже плохо видима человеком. Получается, что мы светим на растения удобным для человека светом, но не оптимальным для самих растений».

Ученые из Университета ИТМО и Томского политехнического университета решили усовершенствовать светильники — сделать так, чтобы на листья попадал не только красный, но и инфракрасный свет, ускоряющий рост. Для этого нужно было найти подходящий материал.

В классических красных светодиодах используются материалы на основе соединений с марганцем и европием. Именно микроскопические кристаллики этого химического элемента и заставляют диод излучать на длине волны около 650 нанометров, делая цвет красным, а в соединении с синим диодом — розовым.

«Мы решили взять не другой кристалл, а стеклокерамику, — рассказывает Бабкина. — Это промежуточный материал между стеклом и кристаллом. В чем разница — кристаллы мы специальным образом растим, стекло же мы синтезируем методом варки, причем его можно производить много и быстро и придавать ему абсолютно любую форму. Минус стекла в том, что оно хрупкое. Поэтому мы берем стекло и начинаем медленно его кристаллизовать, чтобы оно не потеряло прозрачность. В результате мы получаем стекло с расположенными внутри него микроскопическими кристалликами, невидимыми глазу. При этом прочность материала увеличивается, а люминесцентные свойства улучшаются. Такой материал и называется стеклокерамикой».

На стадии производства в стеклокерамику добавили хром — он придал материалу розоватый оттенок, который позволил получать как красный, так и инфракрасный свет одновременно.

Новый материал можно использовать при производстве нового типа светодиодов, а можно просто сделать плафоны для существующих светильников.