CC BY
31ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ
Салганская1 Я.Е. школьница, Классен2 Н.В.
1- Школа № 82, Черноголовка, salganskayana@gmail. ¿рп!
2- Институт физики твердого тела РАН, Черноголовка, klassen@issp. ac. т
DOI: 10.24411/9999-004A-2018-10046
Древесина является сложным композитом: целлюлоза и лигнин формируют стенки микрокапилляров, по которым транспортируются питательные вещества, а внутрикапиллярные полости либо пусты, либо же заполнены водными растворами. Целлюлозные фибриллы в видимой части спектра прозрачны и поэтому являются основным компонентом для производства бумаги, трехмерный полимер лигнин сильно поглощает коротковолновый свет (фиолетовый и синий), прозрачность внутрикапиллярных полостей определяется их наполнителями. На предыдущей конференции мы докладывали, как разница в прозрачности целлюлозы и лигнина позволяет заменить экологически вредный процесс отделения целлюлозы от лигнина путем сульфатной варка древесины безопасным облучением древесной пульпы светом, когда лигнин под его воздействием растворяется, оставляя чистые целлюлозные волокна. Продолжение этих экспериментов существенно улучшает экономичность оптической очистки целлюлозы за счет использования световодных свойств целлюлозных волокон. Проникая внутрь древесины по целлюлозным фибриллам, свет разрушает в первую очередь контактирующие с ними молекулы лигнина. Принципиально важно вхождение растворяющего лигнин света по целлюлозным фибриллам тем, что в этом случае возможно, отделив лигнин от целлюлозы, сохранить спиральную морфологию микрокапиллярной стенки. В результате возникает многокомпонентная матрица из оптически прозрачных спиралей, составленных из пьезоэлектрических волокон целлюлозы. За счет пьезоэлектричества приложение электрического поля к этой матрице обратимо изменяет ее форму и размеры, создавая обширные возможности для электрической модуляции световых потоков. Это актуально и для повышения эффективности устройств оптоволоконной связи, и для будущих оптических компьютеров, и для других быстро расширяющихся сфер применения фотонных кристаллов. Пластичность древесины позволяет посредством ее деформирования регулировать пространственные параметры получаемых из нее целлюлозных прозрачных матриц и, соответственно, фотонных кристаллов. А так как вариации деформирования весьма многообразны, сочетаниями сжатия, растяжения, кручения, изгиба можно формировать сложные оптические структуры, получение которых другими способами практически невозможно.
Работа частично поддерживалась грантом РФФИ 16-29-11702.
