ابتكار أول مُمتصٍ مثالي للإشعاع الشمسي

تمكن باحثون من جامعة «روتشيستر -Rochester» من استخدام أشعة الليزر في تطوير ألواح حرارية ذات كفاءة عالية. والجدير بالذكر أن هذا الاكتشاف بعد أن  استخدم الباحثون أشعة ليزر الفيمتو-ثانية في الآونة الأخيرة في معمل الأبحاث بجامعة روتشيستر في صناعة هياكل معدنية قادرة على الطفو على الماء .

في ورقة بحثية  قدمها فريق البحث برئاسة البروفيسور  «تشونلي جو-Chunlei Guo» في مجلة « Light: Science and Applications» تشرح المنهجية المستخدمة في هذه التقنية حيث تم استخدام نبضات ليزر الفيمتو-الثانية لحفر الأسطح المعدنية بهياكل نانوية تمتص الضوء بشكل انتقائي فقط ضمن أطوال موجات الإشعاع الشمسي ، ولكن ليس في أي مكان آخر

منذ سنوات في جامعة روتشيستر تم تطوير تقنية تعمل على إكساب المعادن ذات الأسطح المنتظمة والعاكسة للإشعاع لونًا أسود قاتمًا ولكن لكي يتم صناعة معدن ممتص لأشعة الشمس  بشكل مثالي  فهذا يحتاج إلى أكثر من مجرد معدن أسود ولهذا  الغرض طور جو ورفاقه الباحثين هذا المُمتص الانتقائي”.

يقول “جو” في بحثه إن هذا السطح لا يعزز امتصاص الطاقة من أشعة الشمس فحسب ، بل يقلل أيضًا من تبديد الحرارة عند الأطوال الموجية الأخرى، مما يجعله أول ممتص مثالي للطاقة الشمسية يتم ابتكاره. وأيضا تم الاستفادة  من الطاقة الشمسية  عن طريق مولد حراري كهربائي.

نبذة عن ليزر الفيمتو-ثانية

هو جهاز ليزر يقوم بإرسال نبضات ضوئية سريعة جدًا ذات عرض متناهي في الصغر يُقاس بالفيمتو ثانية. يُعتبر العالم المصري أحمد زويل أول من استخدم الفيمتو-ثانية في مجال عملي عندما قام برصد حركة الجزيئات عند تكوينها ومعرفة كيفية تكوين الروابط الكيميائية في الزمن الحقيقي. يساوي الفيمتو ثانية واحد من بليار جزء من الثانية بمعنى آخر : 1 ثانية = 10^15 فيمتو ثانية. ويُتسخدم جهاز ليزر الفيمتو-ثانية في العديد من التطبيقات مثل العمليات الجراحية لتصحيح الإبصار وفي صناعة الأسطح الطاردة للماء.

تطبيقات أخرى لهذه التقنية الجديدة

استخدم فريق البحث عملية مماثلة لتغيير لون مجموعة من المعادن إلى ألوان مختلفة، مثل الأزرق والذهبي والرمادي ، بالإضافة إلى الأسود الذي تم تحققيه مسبقًا. يمكن أن تشمل التطبيقات صنع فلاتر ألوان وأجهزة طيفية بصرية ، أو في صناعة سيارات بألوان مختلفة باستخدام جهاز ليزر الفيمتو ثانية.

استخدم فريق البحث أيضًا هذه التقنية لإنشاء مجموعة فريدة من الهياكل النانوية والدقيقة على سطح خيوط التنغستن العادية ، الأمر الذي جعل  اللمبة الضوئية تتوهج بشكل أكثر سطوعًا.

المصادر:

PhysOrg

photonics

nobelprize