电灯在人们的日常生活中极为普遍,我们都知道电灯的核心是灯泡,失去了灯泡的电灯只是一个毫无用处的空壳。让我们回顾一下历史:那些点着蜡烛、煤油灯的年代——在100多年前,电灯的发明成为了颠覆时代的新鲜事物。
俗话说,“长江后浪推前浪,青出于蓝而胜于蓝。”随着时间的推移,在可以预见的未来,电灯恐怕也要面临“失业”的危机了。取而代之的,将是会发光的桌子、墙壁、甚至有可能只是一把小叉子。试着想像一下,当你晚上回到家时,即使不开灯,家里也是亮堂堂的,是不是很让人激动呢?
涂料发挥大作用
实践之中出真理,而这次出现的却是“涂料”。美国范德比尔特大学的一位研究生,在一次实验中偶然发现了一种混合“涂料”,把它涂在能发光的灯泡或其他能发光的物体上后,原本应该发出蓝色光源的灯泡,却发出了像普通日光灯管那样的白光。
这一新发现很可能革命性地将照明物的概念延伸到灯泡之外。因为只要涂上这种“涂料”,无论是哪一种物体,都能够充分代替灯泡,发挥照明的作用。这就意味着,从爱迪生发明电灯以来的灯泡照明时代,将可能马上走到尽头了。未来,“电灯”一词恐怕只能在历史书籍里才能找到了。
偶然发现的“神奇涂料”
迈克尔·鲍尔斯是范德比尔特大学的一名研究生。这种神奇的混合“涂料”的发明,就来源于他在一次实验中的偶然发现。在那次的实验中,鲍尔斯原本只是想制造出一种体积非常微小的量子点,尺寸大约为几纳米,还不到一根头发丝的千分之一。
量子点最大的特点是可以产生出多种颜色的光,光的颜色取决于量子点的尺寸大小。鲍尔斯制造的量子点则比普通量子点还要小,只含有33到34对原子。如果用光线照射量子点,或是给它们通上电后,量子点就会活跃起来,发出各种颜色的明亮光线。但是当鲍尔斯用激光照射他的量子点时,意想不到的事情发生了:“当一束白色的光线笼罩桌子时,我不由惊讶起来,”鲍尔斯回忆说:“这些量子点本来应该发出蓝色的光,但是它们现在却发出了如同太阳一样的白光。”
之后,研究人员在鲍尔斯的发现基础上又研制出了可以产生超过12种颜色荧光的量子点。而且,理论上讲还可以产生出更多的颜色。这样,当某个长度的激光,对多种量子点进行照射激发时,就可以同时观察到多个颜色,并同时进行多个测量。
“神奇涂料”比普通灯泡更亮
由于这一意外的发现,鲍尔斯和另外一名学生,随即便萌发出了一个新想法。他们把这种量子点与一种名为“聚氨酯”的树脂混合,然后将混合物涂在一只发蓝色光的灯管上,它马上就发出了白色的光。
这种白光并不是由原本应该发出的蓝光经过转换后形成的白光,而是像普通日光灯管发出的柔和、白色的灯光。如果与60瓦标准日光灯管相比较,涂上“神奇涂料”的灯管光线比前者明亮度大约高出两倍,照明时间也延长大约50倍。
光明的全新日子
科学家们认为量子点混合“涂料”的发明,将使现在各个领域发光二极管的运用步入一个全新的时代。
与60瓦的标准灯管相比,发光二极管发出的光线更为明亮,照明时间也更长,能连续发光5万个时,而且不容易被损坏;另外,发光二极管不发热,因此也更加节约能源。美国能源部估计,如果全部使用这种“神奇涂料”配合发光二极管照明,到2025年时,美国用于照明的能源消耗将比现在下降29%。
目前而言,量子点要大规模应用还需要解决一些问题,这些问题主要和量子点表面物质的化学特性有关。因为量子点的表层必须具备抗氧化、能够在细胞内部一定的盐浓度下保持稳定。同时,虽然量子点的多样性给研究带了便利,但是,也造成了一定程度的麻烦,也就是多种量子点的表面不一定能够和所有研究对象的表面完全粘合。所以,科学家们还需要努力寻找一种可以适用于各种研究对象的量子点,才能实现“明亮世界”的梦想。