Gần đây, theo một bản tin từ Đại học Heriot-Watt ở Edinburgh, Vương quốc Anh, nhóm nghiên cứu của trường đã phát hiện ra rằng ánh sáng mặt trời có thể được sử dụng để điều khiển tia laser sau khi nghiên cứu. Ánh sáng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo phong phú nhất trên trái đất, nếu có thể được sử dụng cho truyền động laser, sẽ trở thành một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của ngành 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 tập hợp chúng một cách hiệu quả vào một H-dimer đặt ở giữa. Tại đây, sự kích thích được hấp thụ vào trạng thái sáng, năng lượng cao và sau đó nhanh chóng thư giãn về trạng thái tối, năng lượng thấp. Cơ chế này ngăn chặn sự tái phát xạ và cho phép đảo ngược mật độ giữa các trạng thái |L⟩ và |G⟩, do đó cho phép tạo ra các tia laser
Laser thông thường được cung cấp năng lượng từ pin hoặc lưới điện. Ngay cả khi sử dụng năng lượng 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 sử dụng ánh sáng mặt trời để điều khiển tia laze nhằm bắt đầu các quá trình hóa học thay vì nhiên liệu hóa thạch có rất nhiều cơ hội cho tương lai.
Tiến sĩ Erik Gauger của 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, nói về việc ánh sáng mặt trời dồi dào như thế nào nhưng lại khó thu thập, lưu trữ và sử dụng vì nó mỏng và hay thay đổi. Thiên nhiên đã tìm ra cách để làm 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 laze mới giúp nâng cấp ánh sáng mặt trời tự nhiên thành chùm tia laze kết hợp. Các nhà khoa học khác đã bắt đầu nghiên cứu về laser 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 Gauger làm việc với vi khuẩn tím, một sinh vật quang hợp được tìm thấy trong ao hồ, để tạo nguồn cảm hứng cho hệ thống mới của họ.
Gauge cho biết vi khuẩn màu tím có các xúc tu giống như chiếc nhẫn với trung tâm phản ứng ở giữa giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học, đồng thời cho biết thêm rằng nếu có thể tìm ra cách loại bỏ trung tâm phản ứng và thay thế nó bằng một cấu trúc đơn giản hơn, thì đó là một loạt các chất quang hợp đã biến đổi. cấu trúc 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 sẽ không yêu cầu nguồn năng lượng bên ngoài hay thấu kính bao quanh lớn, phức tạp. Nó sẽ nhẹ và di động với các thành phần hữu cơ hoàn toàn tự nhiên. Nó sẽ tạo thành nguồn năng lượng xanh cuối cùng. Giờ đây, nhóm đã có sẵn tất cả các thành phần này, nhóm chỉ cần tìm cách tốt nhất để chơi với "Lego" phân tử và lắp ráp cấu trúc.
Gauger cho biết, kết quả cuối cùng có thể là một loại laser năng lượng mặt trời năng lượng thấp vẫn có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Laser năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng xanh hoặc kích hoạt các quá trình hóa học. Điều này có thể giải quyết lượng khí thải carbon của các quy 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.
