近日據(jù)英國愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)發(fā)布消息稱，該校團隊經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)太陽光可用于驅(qū)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(qū)動，將成為未來行業(yè)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點。
■光合天線復(fù)合體從陽光中收集能量，將其轉(zhuǎn)換為電子激發(fā)并有效地匯集到放置在中間的 H-二聚體。在這里，激發(fā)被吸收到明亮的高能狀態(tài)，然后迅速弛豫到黑暗的低能狀態(tài)。這種機制可以防止重新發(fā)射并允許|L?和|G?狀態(tài)之間的種群反轉(zhuǎn)，因此可以產(chǎn)生激光
傳統(tǒng)激光器是由電池或電網(wǎng)的電能供電。即使使用可再生電力，這也需要額外的基礎(chǔ)設(shè)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(qū)動激光器以代替化石燃料啟動化學(xué)過程，在未來具有很大的發(fā)展空間。
赫瑞瓦特光子學(xué)和量子科學(xué)研究所的Erik Gauger博士，此前在《新物理學(xué)雜志》上發(fā)表的一項研究中概述了日光驅(qū)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(jīng)找到了一種通過光合作用實現(xiàn)這一目標的方法，即植物將陽光、水和碳轉(zhuǎn)化為食物和能量。
團隊為新的激光系統(tǒng)設(shè)計了一個仿生藍圖，該系統(tǒng)可以將自然陽光升級為相干激光束。其他科學(xué)家已經(jīng)開始研究太陽能激光器，但迄今為止所展示的仍需要復(fù)雜的系統(tǒng)和高水平的制冷。Gauger所在的研究團隊轉(zhuǎn)向了紫色細菌，這是一種在池塘和湖泊中發(fā)現(xiàn)的光合生物，為他們的新系統(tǒng)提供了靈感。
紫色細菌有環(huán)狀觸角，中間有一個反應(yīng)中心，可以將陽光轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。Gauge表示，如果能找到一種方法來去除反應(yīng)中心并用更簡單的結(jié)構(gòu)取而代之，就可以使用一堆經(jīng)過修改的光合結(jié)構(gòu)在環(huán)境條件下將陽光轉(zhuǎn)化為激光束。
具體來說，這種設(shè)計既不需要外部電源，也不需要復(fù)雜的大型環(huán)繞鏡頭。它將是輕巧便攜的完全天然有機組件。它將構(gòu)成綠色能源的終極來源。現(xiàn)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(jié)構(gòu)的最佳方法。
Gauger說，最終結(jié)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(yīng)用。太陽能激光器可用于產(chǎn)生綠色能源或?qū)崿F(xiàn)化學(xué)過程。這可以解決肥料生產(chǎn)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(xiàn)碳排放的減少。
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