Tento ekologický kvantový senzor běží na slunečním světle

0
Tento ekologický kvantový senzor běží na slunečním světle

Kvantová technologie dostává zelenou.

Nový přístup k vysoce citlivým senzorům magnetického pole odstraňuje výkonově náročné lasery, na které se při měření spoléhala předchozí zařízení, a nahrazuje je slunečním světlem. Lasery dokážou spolknout výkon 100 wattů – jako když svítí jasná žárovka. Inovace potenciálně odpoutá kvantové senzory od této energetické potřeby. Výsledkem je an prototyp šetrný k životnímu prostředí o popředí technologie, informují vědci v nadcházejícím vydání Fyzikální přehled X Energie.

Velký zvrat je in jak zařízení využívá sluneční světlo. K přeměně světla na elektřinu nepoužívá solární články. Místo toho, sluneční světlo dělá práci laserového světla, říká Jiangfeng Du, fyzik z University of Science and Technology of China v Hefei.

Kvantové magnetometry často obsahují výkonný zelený laser pro měření magnetických polí. Laser svítí na a diamant, který obsahuje atomové defekty (SN: 26.2.08). K defektům dochází, když atomy dusíku nahradí některé atomy uhlíku, ze kterých jsou čisté diamanty vyrobeny. Zelený laser způsobuje, že defekty dusíku fluoreskují a emitují červené světlo s intenzitou, která závisí na síle okolních magnetických polí.

Nový kvantový senzor potřebuje také zelené světlo. Ve slunečním světle je toho hodně, jak je vidět na zelených vlnových délkách odrážených od listů stromů a trávy. Aby ho nasbírali dostatek pro provoz svého magnetometru, Du a kolegové nahradili laser čočkou o průměru 15 centimetrů, aby shromáždili sluneční světlo. Poté filtrovali světlo, aby odstranili všechny barvy kromě zelené, a zaměřili ho na diamant s defekty atomu dusíku. Výsledkem je červená fluorescence, která odhaluje sílu magnetického pole stejně jako magnetometry vybavené laserem.

Prototypová čočka filtruje zelené světlo ze slunečního světla na diamantový senzor pod ním.
Zelené světlo svítící na diamantový senzor v kvantovém zařízení lze použít k měření magnetických polí. V tomto prototypu čočka (nahoře) shromažďuje sluneční světlo, které je filtrováno, aby ponechalo pouze zelené vlnové délky světla. Toto zelené světlo poskytuje ekologickou alternativu ke světlu vytvářenému energeticky náročnými lasery, na které spoléhají konvenční kvantová zařízení.Yunbin Zhu/University of Science and Technology of China

Změna energie z jednoho typu na druhý, jak se stává kdy solární články shromažďují světlo a vyrábějí elektřinuje ze své podstaty neefektivní proces (SN: 26.7.17). Vědci tvrdí, že zamezení přeměny slunečního světla na elektřinu pro provoz laserů činí jejich přístup třikrát efektivnější, než by bylo možné se solárními články napájejícími lasery.

“Nikdy jsem neviděl žádné jiné zprávy, které by spojovaly solární výzkum s kvantovými technologiemi,” říká Yen-Hung Lin, fyzik z Oxfordské univerzity, který se na studii nepodílel. “Mohlo by to zažehnout jiskru zájmu v tomto neprozkoumaném směru a mohli bychom vidět více interdisciplinárního výzkumu v oblasti energie.”

Kvantová zařízení citlivá na jiné věci, jako jsou elektrická pole nebo tlak, by také mohla těžit z přístupu řízeného slunečním zářením, říkají vědci. Zejména vesmírná kvantová technologie může využívat intenzivní sluneční světlo dostupné mimo zemskou atmosféru k poskytování světla přizpůsobeného pro kvantové senzory. Zbývající světlo ve vlnových délkách, které kvantové senzory nepoužívají, by mohlo být převedeno na solární články, které pohánějí elektroniku ke zpracování kvantových signálů.

Magnetometr řízený slunečním zářením je jen prvním krokem ve spojení kvantové a ekologicky udržitelné technologie. “V současném stavu je toto zařízení primárně pro vývojové účely,” říká Du. „Očekáváme, že zařízení budou využívána pro praktické účely. Ale tam [is] je potřeba udělat spoustu práce.”

podobné příspěvky

Leave a Reply