Nyligen, enligt ett pressmeddelande från Heriot-Watt University i Edinburgh, Storbritannien, har universitetsteamet funnit att solljus kan användas för att driva laser efter forskning. Solljus som är en av de mest förekommande förnybara energikällorna på jorden, om det kan användas för laserdrivning, kommer att bli en viktig vändpunkt i den framtida utvecklingen av industrin.
Det fotosyntetiska antennkomplexet samlar energi från solljus, omvandlar det till elektroniska excitationer och samlar dem effektivt till en H-dimer placerad i mitten. Här absorberas excitationen i det ljusa, högenergitillståndet och slappnar sedan snabbt av till det mörka, lågenergitillståndet. Denna mekanism förhindrar återutsläpp och tillåter populationsinversion mellan |L⟩- och |G⟩-tillstånden, vilket möjliggör generering av lasrar
Konventionella lasrar drivs av el från batterier eller elnätet. Även om förnybar kraft används kräver detta ytterligare infrastruktur och det blir alltid energiförlust i processen. Att använda solljus för att driva lasrar för att starta kemiska processer istället för fossila bränslen har ett stort utrymme för framtiden, säger forskargruppen.
Dr Erik Gauger från Heriot-Watt Institute for Photonics and Quantum Science, som tidigare beskrivit hur solljusdrivna lasrar fungerar i en studie publicerad i New Journal of Physics, berättar om hur solljus är rikligt men svårt att samla in, lagra och använd eftersom den är tunn och varierande. Naturen har hittat ett sätt att göra detta genom fotosyntes, där växter omvandlar solljus, vatten och kol till mat och energi.
Teamet har designat en bionisk ritning för ett nytt lasersystem som uppgraderar naturligt solljus till en koherent laserstråle. Andra forskare har börjat arbeta med sollasrar, men det som hittills har visats kräver fortfarande komplexa system och höga nivåer av kylning. teamet Gauger arbetar med vände sig till lila bakterier, en fotosyntetisk organism som finns i dammar och sjöar, för att ge inspiration till deras nya system.
Lila bakterier har ringliknande tentakler med ett reaktionscentrum i mitten som omvandlar solljus till kemisk energi, sa Gauge, och tillade att om man kunde hitta ett sätt att ta bort reaktionscentrumet och ersätta det med en enklare struktur, ett gäng modifierade fotosyntetiska ämnen. strukturer skulle kunna användas för att omvandla solljus till laserstrålar under omgivande förhållanden.
Specifikt skulle denna design varken kräva en extern strömkälla eller en stor, komplex lins. Det skulle vara lätt och bärbart med helt naturliga organiska komponenter. Det skulle utgöra den ultimata källan till grön energi. Nu när teamet har alla dessa komponenter tillgängliga behöver det bara hitta det bästa sättet att leka med det molekylära "Lego" och sätta ihop strukturen.
Slutresultatet kan bli en lågenergisollaser som fortfarande kan användas för en rad applikationer, sa Gauger. Sollasrar skulle kunna användas för att generera grön energi eller för att möjliggöra kemiska processer. Detta skulle kunna ta itu med koldioxidavtrycket från processer som produktion av gödningsmedel. Det är väldigt spännande att vi kan använda solenergiresurser för att uppnå en minskning av koldioxidutsläppen.
