Vědci vyrobili past na světlo. Pomůže také ve fotovoltaice
Pokud chcete efektivně využívat světlo, ať už při fotosyntéze, nebo ve fotovoltaickém systému, musíte ho absorbovat co nejvíce. Výzkumné týmy z Technické univerzity ve Vídni a Hebrejské univerzity v Jeruzalémě nyní objevily překvapivý trik, který umožňuje, aby byl světelný paprsek zcela pohlcen i tou nejtenčí vrstvou, píše server Phys.
Pomocí zrcadel a čoček vytvořili kolem tenké vrstvy „past na světlo“, do které je světelný paprsek nasměrován do kruhu a poté je navrstven na sebe – přesně tak, aby byl světelný paprsek blokován a nemohl systém opustit.
Světlo tak nemá jinou možnost než být pohlceno tenkou vrstvou; jiná cesta ven neexistuje. Tato absorpčně-amplifikační metoda byla nyní představena v časopise Science. Existují i další pokusy o zlepšení absorpce materiálů. Mezi dvě zrcadla byl například umístěn materiál, mezi nimiž se světlo odráželo sem a tam, přičemž pokaždé prošlo materiálem, čímž se zvýšila možnost absorpce. V tomto případě však musí být jedno ze zrcadel částečně průhledné, jinak světlo do prostoru mezi oběma zrcadly vůbec nepronikne.
To však také znamená, že kdykoli na toto částečně průhledné zrcadlo dopadne světlo, část světla se ztratí. Aby se tomu zabránilo, lze důmyslně využít vlnových vlastností světla. Vědci zde zrušili zpětné odrazy interferencí vln. „Také v naší metodě dopadá světlo nejprve na částečně průhledné zrcadlo. Pokud na toto zrcadlo jednoduše vyšlete laserový paprsek, rozdělí se na dvě části: větší část se odrazí, menší část pronikne zrcadlem,“ vysvětlil Helmut Hörner z Technické univerzity ve Vídni.
Část světelného paprsku, která projde zrcadlem, je poslána přes vrstvu absorpčního materiálu a poté se vrací do částečně průhledného zrcadla s čočkami a dalším zrcadlem. Důležité je, že délka této dráhy a poloha optických prvků jsou nastaveny tak, aby vracející se světelný paprsek (a jeho vícenásobné odrazy mezi zrcadly) přesně vyrušil světelný paprsek odražený přímo v prvním zrcadle. Oba dílčí paprsky se překrývají tak, že světlo je takříkajíc blokováno: ačkoli samotné poloprůhledné zrcadlo by ve skutečnosti odrazilo velkou část světla, tomuto odrazu brání druhá část paprsku, která prochází systémem, než se vrátí do poloprůhledného zrcadla.
Zrcadlo, které bylo dříve částečně průhledné, se tak stává pro dopadající laserový paprsek zcela průhledným. Pro světlo tak vzniká jednosměrná ulice: světelný paprsek může do systému vstoupit, ale pak už nemůže uniknout kvůli superpozici odražené části a části vedené systémem po kružnici. Světlo tak nemá jinou možnost než být pohlceno – celý laserový paprsek je pohlcen tenkou vrstvou, která by jinak většinu paprsku propouštěla.
Systém musí být nastaven přesně na vlnovou délku, kterou chcete absorbovat. Kromě toho však neexistují žádné omezující požadavky. Dokonce ani turbulence vzduchu a teplotní výkyvy nemohou mechanismus poškodit, jak ukázaly experimenty provedené na Hebrejské univerzitě v Jeruzalémě. Představený mechanismus by mohl být vhodný k dokonalému zachycení světelných signálů, které jsou při přenosu zemskou atmosférou zkresleny. Nový přístup by mohl být velmi užitečný i v praxi, a to při optimálním napájení světelných vln ze slabých zdrojů světla, jako jsou vzdálené hvězdy.
Zdroj: phys.org, science.com