近日據英國愛丁堡赫瑞瓦特大學發布消息稱,該校團隊經過研究發現太陽光可用于驅動激光。太陽光作為是地球上最豐富的可再生能源之一,如能用于激光器驅動,將成為未來行業發展的重要轉折點。
■光合天線復合體從陽光中收集能量,將其轉換為電子激發并有效地匯集到放置在中間的 H-二聚體。在這里,激發被吸收到明亮的高能狀態,然后迅速弛豫到黑暗的低能狀態。這種機制可以防止重新發射并允許|L?和|G?狀態之間的種群反轉,因此可以產生激光
傳統激光器是由電池或電網的電能供電。即使使用可再生電力,這也需要額外的基礎設施,并且在此過程中總是會有能源損失。研究團隊表示,使用陽光驅動激光器以代替化石燃料啟動化學過程,在未來具有很大的發展空間。
赫瑞瓦特光子學和量子科學研究所的Erik Gauger博士,此前在《新物理學雜志》上發表的一項研究中概述了日光驅動激光器的工作原理。Gauger談到,陽光很豐富,但由于它是稀薄的和多變的,很難收集、儲存和利用。大自然已經找到了一種通過光合作用實現這一目標的方法,即植物將陽光、水和碳轉化為食物和能量。
團隊為新的激光系統設計了一個仿生藍圖,該系統可以將自然陽光升級為相干激光束。其他科學家已經開始研究太陽能激光器,但迄今為止所展示的仍需要復雜的系統和高水平的制冷。Gauger所在的研究團隊轉向了紫色細菌,這是一種在池塘和湖泊中發現的光合生物,為他們的新系統提供了靈感。
紫色細菌有環狀觸角,中間有一個反應中心,可以將陽光轉化為化學能。Gauge表示,如果能找到一種方法來去除反應中心并用更簡單的結構取而代之,就可以使用一堆經過修改的光合結構在環境條件下將陽光轉化為激光束。
具體來說,這種設計既不需要外部電源,也不需要復雜的大型環繞鏡頭。它將是輕巧便攜的完全天然有機組件。它將構成綠色能源的終極來源。現在,研究團隊擁有所有這些可用的成分,只需要找到玩分子“樂高”和組裝結構的最佳方法。
Gauger說,最終結果可能是一種低能量的太陽能激光器,但仍可用于一系列應用。太陽能激光器可用于產生綠色能源或實現化學過程。這可以解決肥料生產等過程的碳足跡。這非常令人興奮,我們可以利用太陽能資源來實現碳排放的減少。
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