Πρόσφατα, σύμφωνα με ένα δελτίο ειδήσεων από το Πανεπιστήμιο Heriot-Watt στο Εδιμβούργο, στο Ηνωμένο Βασίλειο, μια ομάδα από το πανεπιστήμιο ανακάλυψε ότι το φως του ήλιου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οδήγηση λέιζερ. Το φως του ήλιου, καθώς είναι μια από τις πιο άφθονες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στη γη, όπως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κίνηση λέιζερ, θα γίνει το μέλλον της ανάπτυξης της βιομηχανίας σε ένα σημαντικό σημείο καμπής.
Το σύμπλεγμα φωτοσυνθετικής κεραίας συλλέγει ενέργεια από το ηλιακό φως, τη μετατρέπει σε ηλεκτρονικές διεγέρσεις και τις συγκλίνει αποτελεσματικά σε ένα διμερές H που βρίσκεται στο κέντρο. Εδώ, η διέγερση απορροφάται σε μια φωτεινή, υψηλής ενέργειας κατάσταση και στη συνέχεια χαλαρώνει γρήγορα σε μια σκοτεινή, χαμηλής ενέργειας κατάσταση. Αυτός ο μηχανισμός αποτρέπει την επανεκπομπή και επιτρέπει την αντιστροφή πληθυσμού μεταξύ των καταστάσεων |L⟩ και |G⟩, επιτρέποντας έτσι τη δημιουργία λέιζερ
Τα συμβατικά λέιζερ τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια από μπαταρίες ή από το δίκτυο. Ακόμη και αν χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές, αυτό απαιτεί πρόσθετη υποδομή και υπάρχει πάντα απώλεια ενέργειας στη διαδικασία. Η χρήση του ηλιακού φωτός για την τροφοδοσία λέιζερ για την έναρξη χημικών διεργασιών αντί για ορυκτά καύσιμα έχει πολλά περιθώρια για το μέλλον, λέει η ερευνητική ομάδα.
Ο Δρ Erik Gauger του Ινστιτούτου Φωτονικής και Κβαντικής Επιστήμης Heriot-Watt, ο οποίος είχε προηγουμένως περιγράψει πώς λειτουργούν τα λέιζερ που οδηγούνται από το φως του ήλιου σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο New Journal of Physics, μίλησε για το πώς το ηλιακό φως είναι άφθονο αλλά δύσκολο να συλλεχθεί, να αποθηκευτεί και χρησιμοποιήστε γιατί είναι λεπτό και μεταβλητό. Η φύση έχει βρει έναν τρόπο να το επιτύχει αυτό μέσω της φωτοσύνθεσης, κατά την οποία τα φυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως, το νερό και τον άνθρακα σε τροφή και ενέργεια.
Η ομάδα έχει σχεδιάσει ένα βιονικό σχέδιο για ένα νέο σύστημα λέιζερ που αναβαθμίζει το φυσικό φως του ήλιου σε μια συνεκτική δέσμη λέιζερ. Άλλοι επιστήμονες άρχισαν να εργάζονται σε λέιζερ με ηλιακή ενέργεια, αλλά αυτό που έχει αποδειχθεί μέχρι τώρα απαιτεί πολύπλοκα συστήματα και υψηλά επίπεδα ψύξης. Η ερευνητική ομάδα Gauger εργαζόταν με μετατράπηκε σε μοβ βακτήρια, έναν φωτοσυνθετικό οργανισμό που βρίσκεται σε λίμνες και λίμνες, για να παρέχουν την έμπνευση για το νέο τους σύστημα.
Τα μωβ βακτήρια έχουν πλοκάμια που μοιάζουν με δακτύλιο με ένα κέντρο αντίδρασης στη μέση που μετατρέπει το ηλιακό φως σε χημική ενέργεια. Εάν μπορούσε να βρεθεί τρόπος να αφαιρεθεί το κέντρο αντίδρασης και να αντικατασταθεί με μια απλούστερη δομή, λέει ο Gauge, μια δέσμη τροποποιημένων φωτοσυνθετικών δομών θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ακτίνες λέιζερ υπό συνθήκες περιβάλλοντος.
Συγκεκριμένα, αυτός ο σχεδιασμός δεν θα απαιτούσε ούτε εξωτερική πηγή ενέργειας ούτε μεγάλο, περίπλοκο surround φακό. Θα ήταν ελαφρύ και φορητό με εντελώς φυσικά και οργανικά συστατικά. Θα αποτελούσε την απόλυτη πηγή πράσινης ενέργειας. Τώρα που η ομάδα έχει όλα αυτά τα εξαρτήματα διαθέσιμα, χρειάζεται απλώς να βρει τον καλύτερο τρόπο για να παίξει με το μοριακό «Lego» και να συναρμολογήσει τη δομή.
Το τελικό αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι ένα ηλιακό λέιζερ χαμηλής ενέργειας που θα μπορούσε ακόμα να χρησιμοποιηθεί για μια σειρά εφαρμογών, είπε ο Gauger. Τα ηλιακά λέιζερ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πράσινης ενέργειας ή για την πραγματοποίηση χημικών διεργασιών. Αυτό θα μπορούσε να αντιμετωπίσει το αποτύπωμα άνθρακα των διαδικασιών όπως η παραγωγή λιπασμάτων. Είναι πολύ συναρπαστικό που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πόρους ηλιακής ενέργειας για να επιτύχουμε μείωση των εκπομπών άνθρακα.
