hengameh
4th May 2011, 11:34 AM
یک اثر مغناطیسی عجیب و شگفت‌آور نور که توسط محققان دانشگاه میشیگان کشف شده می‌تواند منجر به تولید انرژی خورشیدی بدون نیاز به سلول‌های خورشیدی مبتنی بر نیمه‌هادی‌ها شود. پروفسور «استفان رند» از بخش مهندسی الکترونیک و علوم کامپیوتر دانشگاه میشیگان می‌گوید متخصصان ما روشی نوین برای تولید باتری‌های نوری یافته‌اند.
جام جم نوشت، با این روش اصول فیزیک که حدود یک قرن پا بر جا بوده اکنون واژگون خواهد شد. شما می‌توانید هر روز به معادلات حرکت زل بزنید اما این امکان و احتمال را نخواهید دید. همه ما نیز فکر می‌کردیم که این اتفاق ممکن نیست.
این پدیده یک فعل و انفعال عجیب است و به همین دلیل بیش از 100 سال نادیده انگاشته شده و کسی متوجه آن نشده است.
نور دارای مولفه‌های الکتریکی و مغناطیسی است. تاکنون دانشمندان فکر می‌کردند که اثر میدان مغناطیسی نور بقدری ضعیف است که می‌توان آن را در نظر نگرفت. اما «رند» و تیم همکارانش متوجه شدند زمانی که نور با شدت مناسب از مواد نارسانای جریان الکتریکی عبور می‌کند می‌تواند اثر مغناطیسی ایجاد کند که 100 میلیون بار بیش از چیزی است که قبل از این تصور می‌شد. شدت این میدان مغناطیسی می‌تواند معادل اثر الکتریکی قوی باشد.
این موضوع می‌تواند منجر به ساخت نوعی باتری‌های خورشیدی بدون نیاز به نیمه‌هادی‌ها و مواد جاذب نور جهت تولید نیروی الکتریسیته شود.
در باتری‌های خورشیدی مرسوم، نور از درون مواد جاذب نور رد شده و گرما تولید می‌شود. در روش جدید بجای جذب شدن نور، انرژی در یک گشتاور مغناطیسی ذخیره می‌شود. مغناطیسی کردن شدید را می‌توان با القای نور جدید به‌وجود آورد و در نهایت می‌توان یک منبع انرژی خازنی به وجود آورد. آنچه این موضوع را میسر می‌سازد شاخه‌ای از یکسوسازی اپتیکی است که پیش از این کشف نشده بود. در روش معمول یکسوسازی اپتیکال میدان الکتریکی نور سبب جداسازی بارهای منفی و مثبت مواد می‌شد. این موضوع باعث ایجاد ولتاژ می‌شد، شبیه به چیزی که در باتری‌ها اتفاق می‌افتد. این اثر الکتریکی بیش از این در مواد متبلوری کشف شده بود که دارای یک تقارن مشخص بودند. در این تحقیق متخصصان دریافتند که تحت شرایط درست و در نوع دیگری از مواد، میدان مغناطیسی نور هم قادر به یکسوسازی اپتیکی است.
میدان مغناطیسی نور شروع به خم کردن الکترون‌ها به شکل c کرده و هر لحظه اندکی آنها را به سمت جلو هل می‌داد. حرکت این بارهای c شکل باعث ایجاد الکتریسیته دوقطبی و مغناطیس دوقطبی می‌شد، چنانچه بتوان این حرکت را در یک فیبر دراز و به تعداد زیاد در یک ردیف ایجاد کنیم می‌توان ولتاژ بالایی ایجاد کرد و با استخراج این ولتاژ از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کنیم.
نور باید از میان موادی مانند شیشه که هادی الکتریسیته نیستند عبور کرده و شدت آن 10 میلیون وات بر سانتی‌متر مربع متمرکز باشد. نور خورشید دارای چنین شدتی نیست اما بتازگی موادی کشف شده که می‌تواند در شدت پایین‌تری هم این میدان را ایجاد کند. با روش جدید ابداع شده توسط محققان انرژی خورشیدی ارزان‌تر از قبل تولید خواهد شد. پیش‌بینی می‌شود با مواد بهینه شده بتوان میزان کارایی انرژی خورشیدی تبدیل شده به انرژی قابل مصرف را به 10 درصد رساند. این میزان معادل همان چیزی است که امروزه در باتری‌های خورشیدی تجاری شاهد آن هستیم.
برای ساخت باتری‌های خورشیدی مدرن باید از فرآیند پیچیده و گسترده‌ای روی نیمه‌هادی‌ها استفاده کرد. اما تمام آن چیزی که در روش جدید بدان نیاز داریم لنزهایی برای متمرکز کردن نور و فیبری برای هدایت کردن آن است. قرار است تابستان امسال محققان روی تولید نیرو به این روش با لیزر کارکرده و پس از آن روی نور خورشید کار کنند.
جام جم نوشت، با این روش اصول فیزیک که حدود یک قرن پا بر جا بوده اکنون واژگون خواهد شد. شما می‌توانید هر روز به معادلات حرکت زل بزنید اما این امکان و احتمال را نخواهید دید. همه ما نیز فکر می‌کردیم که این اتفاق ممکن نیست.
این پدیده یک فعل و انفعال عجیب است و به همین دلیل بیش از 100 سال نادیده انگاشته شده و کسی متوجه آن نشده است.
نور دارای مولفه‌های الکتریکی و مغناطیسی است. تاکنون دانشمندان فکر می‌کردند که اثر میدان مغناطیسی نور بقدری ضعیف است که می‌توان آن را در نظر نگرفت. اما «رند» و تیم همکارانش متوجه شدند زمانی که نور با شدت مناسب از مواد نارسانای جریان الکتریکی عبور می‌کند می‌تواند اثر مغناطیسی ایجاد کند که 100 میلیون بار بیش از چیزی است که قبل از این تصور می‌شد. شدت این میدان مغناطیسی می‌تواند معادل اثر الکتریکی قوی باشد.
این موضوع می‌تواند منجر به ساخت نوعی باتری‌های خورشیدی بدون نیاز به نیمه‌هادی‌ها و مواد جاذب نور جهت تولید نیروی الکتریسیته شود.
در باتری‌های خورشیدی مرسوم، نور از درون مواد جاذب نور رد شده و گرما تولید می‌شود. در روش جدید بجای جذب شدن نور، انرژی در یک گشتاور مغناطیسی ذخیره می‌شود. مغناطیسی کردن شدید را می‌توان با القای نور جدید به‌وجود آورد و در نهایت می‌توان یک منبع انرژی خازنی به وجود آورد. آنچه این موضوع را میسر می‌سازد شاخه‌ای از یکسوسازی اپتیکی است که پیش از این کشف نشده بود. در روش معمول یکسوسازی اپتیکال میدان الکتریکی نور سبب جداسازی بارهای منفی و مثبت مواد می‌شد. این موضوع باعث ایجاد ولتاژ می‌شد، شبیه به چیزی که در باتری‌ها اتفاق می‌افتد. این اثر الکتریکی بیش از این در مواد متبلوری کشف شده بود که دارای یک تقارن مشخص بودند. در این تحقیق متخصصان دریافتند که تحت شرایط درست و در نوع دیگری از مواد، میدان مغناطیسی نور هم قادر به یکسوسازی اپتیکی است.
میدان مغناطیسی نور شروع به خم کردن الکترون‌ها به شکل c کرده و هر لحظه اندکی آنها را به سمت جلو هل می‌داد. حرکت این بارهای c شکل باعث ایجاد الکتریسیته دوقطبی و مغناطیس دوقطبی می‌شد، چنانچه بتوان این حرکت را در یک فیبر دراز و به تعداد زیاد در یک ردیف ایجاد کنیم می‌توان ولتاژ بالایی ایجاد کرد و با استخراج این ولتاژ از آن به عنوان منبع انرژی استفاده کنیم.
نور باید از میان موادی مانند شیشه که هادی الکتریسیته نیستند عبور کرده و شدت آن 10 میلیون وات بر سانتی‌متر مربع متمرکز باشد. نور خورشید دارای چنین شدتی نیست اما بتازگی موادی کشف شده که می‌تواند در شدت پایین‌تری هم این میدان را ایجاد کند. با روش جدید ابداع شده توسط محققان انرژی خورشیدی ارزان‌تر از قبل تولید خواهد شد. پیش‌بینی می‌شود با مواد بهینه شده بتوان میزان کارایی انرژی خورشیدی تبدیل شده به انرژی قابل مصرف را به 10 درصد رساند. این میزان معادل همان چیزی است که امروزه در باتری‌های خورشیدی تجاری شاهد آن هستیم.
برای ساخت باتری‌های خورشیدی مدرن باید از فرآیند پیچیده و گسترده‌ای روی نیمه‌هادی‌ها استفاده کرد. اما تمام آن چیزی که در روش جدید بدان نیاز داریم لنزهایی برای متمرکز کردن نور و فیبری برای هدایت کردن آن است. قرار است تابستان امسال محققان روی تولید نیرو به این روش با لیزر کارکرده و پس از آن روی نور خورشید کار کنند.