Лишь 5% энергии, потребляемой электрической лампочкой, идет на освещение, остальная ее часть выделяется в виде тепла. То есть лампочка, скорее, греет, чем светит. Эта несообразность может быть ликвидирована благодаря открытию американских ученых Шон Лина и Джима Флеминга из Sandia National Laboratories в Альбукерке. Изготовленный ими вольфрамовый кристалл отдает 60% энергии в виде света.

Вместо обычной вольфрамовой нити накаливания физики использовали трехмерную решетку из вольфрамовых элементов шириной 1,2 микрометра. Для сравнения – человеческий волос имеет толщину 100 микрометров. В нижнем слое решетки элементы лежат параллельно на расстоянии в 4,2 микрометров друг от друга. Над этим слоем располагается второй, с вертикально ориентированными элементами. В общей сложности конструкция состоит из четырех таких слоев. Тем самым Лину и Флемингу удалась то, что до сих пор в отношении металлов считалось невозможным, а именно: создание так называемого фотонного кристалла.

Особенность таких кристаллов проявляется тогда, когда их облучают световыми лучами. В зависимости от расстояния между элементами в решетке фотонный кристалл блокирует распространение электромагнитного излучения в определенном волновом диапазоне. В этом эксперименте ученые занимались широким диапазоном инфракрасного спектра, то есть тепловым излучением. Неожиданно для себя они одновременно зафиксировали сильное излучение в диапазоне, который примыкает к "запретной" области с стороны коротковолнового спектра.

Исследователи из своего наблюдения сделали вывод, что фотонный кристалл излучает волны иной длины, чем та, которая была на входе. Тем самым можно преобразовывать тепловую энергию в световую. Однако для этого расстояние между элементами вольфрамовой решетки должно быть уменьшено с 4,2 до 0,5 микрометра. Потому что иначе кристалл работает инфракрасном диапазоне, а не в видимой области.

Другое применение кристаллу могло бы найтись в области солнечной энергетики. Пока что элементы солнечной батареи превращают в электрическую только часть энергии солнца. Правда, через них проходит весь спектр излучения, от видимого до инфракрасного, однако они используют только излучение определенной длины. Фильтр в виде вольфрамовой решетки мог бы изменить положение, и тогда КПД увеличилось бы с теперешних 12,6% до 51%, считают ученые.