TCL 2022 TCL 2022 TCL 2022

Našli pascu na svetlo. Pomôže to aj vo fotovoltike

0

Ak chcete efektívne využiť svetlo či už pri fotosyntéze, alebo vo fotovoltickom systéme, musíte ho čo najviac absorbovať. Výskumné tímy z Technickej univerzity vo Viedni a z Hebrejskej univerzity v Jeruzaleme teraz objavili prekvapivý trik, ktorý umožňuje, aby bol svetelný lúč úplne absorbovaný aj najtenšími vrstvami. Pomocou zrkadiel a šošoviek vybudovali okolo tenkej vrstvy „svetelnú pascu“, v ktorej sa svetelný lúč usmerní do kruhu, potom sa na seba navrství – presne tak, aby sa lúč svetla zablokoval a nemohol opustiť systém.

Svetlo tak nemá inú možnosť, iba byť pohltené tenkou vrstvou; neexistuje iná cesta von. Táto metóda absorpcie-amplifikácie bola teraz prezentovaná vo vedeckom časopise Science. Boli tu už aj iné pokusy zlepšiť absorpciu materiálov. Napríklad materiál bol umiestnený medzi dve zrkadlá, medzi ktorými sa svetlo odrážalo tam a späť, pričom zakaždým prechádzalo materiálom, čím vznikla väčšia šanca na pohltenie. V tomto prípade však jedno zo zrkadiel musí byť čiastočne priehľadné, inak svetlo nemôže vôbec preniknúť do oblasti medzi dvoma zrkadlami.

SAMSUNG_112022_M Advertisement

To však tiež znamená, pri každom dopade na toto čiastočne priehľadné zrkadlo sa časť svetla stratí. Aby sa tomu zabránilo, možno sofistikovaným spôsobom využiť vlnové vlastnosti svetla. Tu vedci zrušili všetky spätné odrazy vlnovou interferenciou. „Aj v našej metóde svetlo najprv dopadá na čiastočne priehľadné zrkadlo. Ak na toto zrkadlo jednoducho pošlete laserový lúč, rozdelí sa na dve časti: Väčšia časť sa odráža, menšia časť preniká zrkadlom,“ vysvetlil Helmut Hörner z TU Viedeň.

Tá časť svetelného lúča, ktorá preniká zrkadlom, sa posiela cez vrstvu absorbujúceho materiálu a potom sa vracia do čiastočne priehľadného zrkadla so šošovkami a ďalším zrkadlom. Rozhodujúce je, že dĺžka tejto dráhy a poloha optických prvkov sú nastavené tak, aby vracajúci sa svetelný lúč (a jeho viacnásobné odrazy medzi zrkadlami) presne rušil svetelný lúč odrazený priamo v prvom zrkadle. Dva čiastočné lúče sa prekrývajú takým spôsobom, že svetlo sa takpovediac blokuje: hoci samotné čiastočne priehľadné zrkadlo by v skutočnosti odrážalo veľkú časť svetla, tento odraz znemožňuje druhá časť lúča, ktorá prechádza systémom pred návratom do čiastočne priehľadného zrkadla.

Preto sa zrkadlo, ktoré bolo predtým čiastočne priehľadné, teraz stáva pre dopadajúci laserový lúč úplne transparentným. Tým sa pre svetlo vytvorí jednosmerná ulica: svetelný lúč môže vstúpiť do systému, ale potom už nemôže uniknúť pre superpozíciu odrazenej časti a časti vedenej cez systém v kruhu. Svetlo teda nemá inú možnosť ako byť absorbované - celý laserový lúč je pohltený tenkou vrstvou, ktorá by inak umožnila väčšine lúča prejsť.

Systém musí byť naladený presne na vlnovú dĺžku, ktorú chcete absorbovať. Okrem toho však neexistujú žiadne obmedzujúce požiadavky. Dokonca ani turbulencie vzduchu a teplotné výkyvy nemôžu poškodiť mechanizmus, ako sa ukázalo pri experimentoch vykonaných na Hebrejskej univerzite v Jeruzaleme. Prezentovaný mechanizmus by mohol byť vhodný na dokonalé zachytenie svetelných signálov, ktoré sú skreslené počas prenosu zemskou atmosférou. Nový prístup by mohol mať veľké praktické využitie aj pri optimálnom privádzaní svetelných vĺn zo slabých zdrojov svetla napríklad zo vzdialených hviezd.

Zdroj: phys.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať