Μια ομάδα ερευνητών από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ και το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης (TU
Πώς να απορροφήσετε την φωτεινή ενέργεια;
Δεν είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες καταλαβαίνουν πώςαπορροφούν την φωτεινή ενέργεια. Όμως η νέα μέθοδος «παγίδας φωτός» που έχουν αναπτύξει οι επιστήμονες είναι η μόνη που μπορεί να απορροφήσει φωτεινή ενέργεια ακόμη και σε πολύ λεπτά και αδύναμα μέσα.
Σε ένα νέο πείραμα, οι επιστήμονες έδειξανπώς να εφαρμόσετε αυτή τη διαδικασία πολύ αποτελεσματικά. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι το φως λέιζερ οποιουδήποτε σχήματος μπορεί να απορροφηθεί πλήρως ακόμη και από ένα πολύ «αδύναμο» μέσο. Για παράδειγμα, μια λεπτή μεμβράνη ή ένα ελαφρώς μολυσμένο κομμάτι γυαλιού, εξηγούν οι επιστήμονες σε συνέντευξή τους στο Interesting Engineering.
Τοποθέτηση φωτοπαγίδας.
Φωτογραφία: Omri Chaim
Τώρα οι ερευνητές χτίζουν προσεκτικάμια κατασκευασμένη κοιλότητα γύρω από ένα απορροφητικό μέσο που δεν επιτρέπει στο φως να περάσει. Εισέρχεται στην κοιλότητα, όπου περνάει από ένα τέτοιο μέσο αρκετές φορές μέχρι να απορροφηθεί πλήρως και να μην μείνει τίποτα από αυτό.
Γιατί χρειάζεστε μια παγίδα φωτός;
Η σύλληψη της φωτεινής ενέργειας είναι πολύ σημαντική, αλλάδύσκολος. Και η αποτελεσματική αποθήκευσή του είναι ακόμα πιο δύσκολη. Γι' αυτό οι επιστήμονες προσπαθούν να το μετατρέψουν σε άλλες μορφές ενέργειας. «Από την απορρόφηση από τα φυτά μέχρι την ανίχνευση φωτός σε μια κάμερα κινητού τηλεφώνου, η ενέργεια που μεταφέρεται από τα φωτεινά κύματα ή τα φωτόνια πρέπει να μετατραπεί σε άλλες μορφές για να είναι χρησιμοποιήσιμη», εξηγούν οι επιστήμονες.
Για παράδειγμα, το φως που βλέπει ο χρήστηςοθόνη smartphone, αποθηκεύεται αρχικά ως χημική ενέργεια σε μια μπαταρία. Η πλακέτα κυκλώματος μέσα στο τηλέφωνο επιτρέπει τη μετατροπή του σε ηλεκτρική ενέργεια και τελικά γίνεται το φως που κάνει την οθόνη να λάμπει.
Η άμεση απορρόφηση του φωτός μπορεί σημαντικάβελτιώστε τόσο τον σχεδιασμό όσο και την τεχνολογία των συσκευών που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι σε καθημερινή βάση. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η σύλληψη του φωτός βασίζεται σε πολλές σημαντικές διαδικασίες στην επιστήμη, την τεχνολογία και τη φύση. Η δυνατότητα αυτής της διαδικασίας θα είναι χρήσιμη για τη βελτίωση της απόδοσης των φασματικών επιλεκτικών ανιχνευτών (απορροφούν ακτίνες φωτός διαφορετικών συχνοτήτων) και των συσκευών του μέλλοντος που τροφοδοτούνται από το φως.
Πώς λειτουργεί η «ιδανική παγίδα φωτός»;
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια κοιλότητα στην οποίαπολλοί καθρέφτες και φακοί περιβάλλουν ένα λεπτό μέσο απορρόφησης φωτός. Τακτοποίησαν τους καθρέφτες και τους φακούς με τέτοιο τρόπο (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα) ώστε όταν μια δέσμη φωτός εισέλθει στην κοιλότητα, να αρχίσει να κινείται κυκλικά. Στο τέλος, η δέσμη φωτός δεν έχει άλλη επιλογή από το να απορροφηθεί από το λεπτό μέσο.
Διάγραμμα που δείχνει τη διαδρομή μιας δέσμης φωτός σε μια παγίδα.
Πίστωση: Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης
Εκτός από το απορροφητικό μέσο, είναι ένα φωτοπαγίδευμαΗ συσκευή είναι εξοπλισμένη με έναν μερικώς διαφανή καθρέφτη, έναν ανακλαστικό καθρέφτη και δύο κυρτούς φακούς. Ο πρώτος καθρέφτης παραμένει μερικώς διαφανής για να επιτρέψει στο φως να εισέλθει στην κοιλότητα, είπαν οι ερευνητές. Ωστόσο, μπορεί επίσης να πάει
Για να αποφευχθεί αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησανπαρεμβολή κυμάτων. Ας θυμηθούμε ότι πρόκειται για αμοιβαία αύξηση ή μείωση του προκύπτοντος πλάτους δύο ή περισσότερων συνεκτικών κυμάτων όταν αυτά υπερτίθενται το ένα πάνω στο άλλο. Συνοδεύεται από εναλλασσόμενα μέγιστα και ελάχιστα έντασης στο χώρο. Το αποτέλεσμα της παρεμβολής εξαρτάται από τη διαφορά φάσης μεταξύ των υπερτιθέμενων κυμάτων.
Ως αποτέλεσμα, όταν η δέσμη λέιζερ πέφτει εν μέρειδιάφανος καθρέφτης, χωρίζεται σε δύο μέρη. Αφού χτυπήσουν τους φακούς, το απορροφητικό μέσο και τον ανακλαστικό καθρέφτη, οι ακτίνες αλληλοεπικαλύπτονται. Ολόκληρη η δέσμη φωτός είναι μπλοκαρισμένη σε αυτή τη θέση. Δεν μπορεί να «ξεφύγει» και απορροφάται από το λεπτό μέσο.
Ποια είναι η κατώτατη γραμμή;
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η τεχνική είναι τόσο τέλεια που ακόμη και οι συχνές αλλαγές στη θερμοκρασία ή την πίεση του αέρα δεν την επηρεάζουν.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η συσκευή λειτουργεί μόνο σε μία συχνότητα εισερχόμενου φωτός. Ενώ οι επιστήμονες εργάζονται για την επέκταση σε έναν πιο ευρυζωνικό σχεδιασμό.
</ p>Διαβάστε περισσότερα:
Η ηλιακή κηλίδα στο μέγεθος της γης μεγαλώνει 10 φορές σε 2 ημέρες: κατευθύνεται σε εμάς
Αυτό είναι το «δίδυμο» της Γης στο παρελθόν: ένας μοναδικός πλανήτης-ωκεανός βρέθηκε όχι μακριά μας
Ο Αϊνστάιν είχε και πάλι δίκιο: μετά από μισό αιώνα, οι φυσικοί απέδειξαν τη σταθερότητα των μαύρων τρυπών
Φωτογραφία εξωφύλλου