Недавно, согласно пресс-релизу Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге, Великобритания, команда университета после исследований обнаружила, что солнечный свет можно использовать для управления лазерами. Солнечный свет, как один из самых распространенных возобновляемых источников энергии на Земле, если его можно будет использовать для лазерного привода, станет важным поворотным моментом в будущем развитии отрасли.
Комплекс фотосинтетической антенны собирает энергию солнечного света, преобразует ее в электронные возбуждения и эффективно объединяет их в H-димер, расположенный посередине. Здесь возбуждение поглощается ярким высокоэнергетическим состоянием, а затем быстро релаксирует в темное низкоэнергетическое состояние. Этот механизм предотвращает переизлучение и обеспечивает инверсию населенностей между состояниями|L⟩ и|G⟩, что позволяет генерировать лазеры.
Обычные лазеры питаются от электричества от батарей или сети. Даже если используется возобновляемая энергия, для этого требуется дополнительная инфраструктура, и при этом всегда возникают потери энергии. По словам исследовательской группы, использование солнечного света для запуска лазеров для запуска химических процессов вместо ископаемого топлива имеет большие перспективы в будущем.
Доктор Эрик Гогер из Института фотоники и квантовых наук имени Хериота-Ватта, который ранее описал, как работают лазеры, работающие от солнечного света, в исследовании, опубликованном в New Journal of Physics, говорит о том, что солнечного света много, но его трудно собирать, хранить и использовать, потому что он тонкий и переменный. Природа нашла способ сделать это с помощью фотосинтеза, при котором растения превращают солнечный свет, воду и углерод в пищу и энергию.
Команда разработала бионический план новой лазерной системы, которая превращает естественный солнечный свет в когерентный лазерный луч. Другие ученые начали работать над солнечными лазерами, но то, что было продемонстрировано до сих пор, по-прежнему требует сложных систем и высоких уровней охлаждения. команда Gauger работает с превращенными в пурпур бактериями, фотосинтезирующим организмом, обитающим в прудах и озерах, чтобы вдохновить их новую систему.
Пурпурные бактерии имеют кольцеобразные щупальца с реакционным центром посередине, который преобразует солнечный свет в химическую энергию, сказал Гаудж, добавив, что если будет найден способ удалить реакционный центр и заменить его более простой структурой, кучей модифицированных фотосинтетических структуры могут быть использованы для преобразования солнечного света в лазерные лучи в условиях окружающей среды.
В частности, эта конструкция не требует ни внешнего источника питания, ни большой сложной линзы. Он будет легким и портативным с полностью натуральными органическими компонентами. Это станет основным источником зеленой энергии. Теперь, когда у команды есть все эти компоненты, ей просто нужно найти лучший способ поиграть с молекулярным «Лего» и собрать конструкцию.
По словам Гогера, конечным результатом может стать низкоэнергетический солнечный лазер, который можно будет использовать для целого ряда приложений. Солнечные лазеры могут быть использованы для выработки «зеленой» энергии или для запуска химических процессов. Это могло бы уменьшить углеродный след таких процессов, как производство удобрений. Очень интересно, что мы можем использовать ресурсы солнечной энергии для сокращения выбросов углерода.
