Gần đây, theo một thông cáo báo chí của Đại học Heriot-Watt ở Edinburgh, Anh, một nhóm nghiên cứu từ trường đại học này đã phát hiện ra rằng ánh sáng mặt trời có thể được sử dụng để điều khiển tia laser. Ánh sáng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo dồi dào nhất trên trái đất, chẳng hạn như có thể được sử dụng cho động cơ laser, sẽ trở thành một bước ngoặt quan trọng cho sự phát triển công nghiệp trong tương lai.
Tổ hợp ăng-ten quang hợp thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời, chuyển đổi nó thành các kích thích điện tử và hội tụ chúng một cách hiệu quả thành H-dimer đặt ở trung tâm. Ở đây, sự kích thích được hấp thụ vào trạng thái sáng, năng lượng cao và sau đó nhanh chóng chuyển sang trạng thái tối, năng lượng thấp. Cơ chế này ngăn chặn sự tái phát xạ và cho phép đảo ngược quần thể giữa trạng thái |L⟩ và |G⟩, do đó cho phép tạo ra tia laser
Laser thông thường được cung cấp năng lượng từ pin hoặc lưới điện. Ngay cả khi sử dụng điện tái tạo, điều này đòi hỏi cơ sở hạ tầng bổ sung và luôn có sự thất thoát năng lượng trong quá trình này. Nhóm nghiên cứu cho biết việc sử dụng ánh sáng mặt trời để cung cấp năng lượng cho tia laser nhằm bắt đầu các quá trình hóa học thay vì nhiên liệu hóa thạch có rất nhiều triển vọng trong tương lai.
Tiến sĩ Erik Gauger thuộc Viện Khoa học Lượng tử và Quang tử Heriot-Watt, người trước đây đã phác thảo cách thức hoạt động của tia laser điều khiển bằng ánh sáng mặt trời trong một nghiên cứu đăng trên Tạp chí Vật lý Mới, đã nói về việc ánh sáng mặt trời dồi dào như thế nào nhưng khó thu thập, lưu trữ và sử dụng vì nó mỏng và có thể thay đổi. Thiên nhiên đã tìm ra cách để thực hiện điều này thông qua quá trình quang hợp, trong đó thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời, nước và carbon thành thức ăn và năng lượng.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một bản thiết kế sinh học cho một hệ thống laser mới giúp nâng cấp ánh sáng mặt trời tự nhiên thành chùm tia laser kết hợp. Các nhà khoa học khác đã bắt đầu nghiên cứu các tia laser chạy bằng năng lượng mặt trời, nhưng những gì đã được chứng minh cho đến nay vẫn đòi hỏi các hệ thống phức tạp và mức độ làm lạnh cao. Nhóm nghiên cứu Gauger đang làm việc với việc chuyển hóa vi khuẩn màu tím, một sinh vật quang hợp được tìm thấy trong ao hồ, để cung cấp nguồn cảm hứng cho hệ thống mới của họ.
Vi khuẩn màu tím có các xúc tu dạng vòng với trung tâm phản ứng ở giữa giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học. Gauge cho biết, nếu có thể tìm ra cách loại bỏ trung tâm phản ứng và thay thế nó bằng một cấu trúc đơn giản hơn, thì một loạt cấu trúc quang hợp đã được sửa đổi có thể được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành chùm tia laze trong điều kiện môi trường xung quanh.
Cụ thể, thiết kế này không yêu cầu nguồn điện bên ngoài cũng như không cần ống kính bao quanh lớn, phức tạp. Nó sẽ nhẹ và di động với các thành phần hoàn toàn tự nhiên và hữu cơ. Nó sẽ tạo thành nguồn năng lượng xanh cuối cùng. Bây giờ nhóm đã có sẵn tất cả các thành phần này, họ chỉ cần tìm ra cách tốt nhất để chơi với "Lego" phân tử và lắp ráp cấu trúc.
Gauger cho biết kết quả cuối cùng có thể là tạo ra tia laser mặt trời năng lượng thấp vẫn có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Laser mặt trời có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng xanh hoặc thực hiện các quá trình hóa học. Điều này có thể giải quyết lượng khí thải carbon của các quá trình như sản xuất phân bón. Thật thú vị khi chúng ta có thể sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời để giảm lượng khí thải carbon.
