Anti-laser ideoi langatonta tehonsiirtoa

24.11.2020

Maryland-anti-laser-_langaton-tehonsiirto-300-t.jpgMarylandin yliopiston (UMD) tutkijat yhdessä Wesleyanin yliopiston kollegoiden kanssa ovat kehittäneet uutta ideaa langattomalle tehonsiirtotekniikalle.

Tiimi yleisti käsitteen, joka tunnetaan "anti-laserina", joka absorboi koherentisti ja täydellisesti fotonien säteen. Se on kuin eräänlainen laser, joka toimii ajassa taaksepäin.

Uusi työ, jota johtaa UMD:n fysiikan professori Steven Anlage, osoittaa, että on mahdollista suunnitella yhtenäinen täydellinen absorboija antilaserin aikakäänteisyyden perusteesta huolimatta.

Sen sijaan, että olettaisi suunnatut säteet, jotka kulkevat pitkin suoria linjoja absorptiokohteeseen, he valitsivat geometrian, joka oli epäjärjestyksellinen ja jota ei voida ajaa ajassa taaksepäin.

Anlage ja hänen kollegansa halusivat luoda laitteen, joka voisi vastaanottaa energiaa diffuusiolähteestä, mikä olisi vähemmän sädettä ja enemmän laaja-alaista. Ennen langattoman haasteen ratkaisemista he asettivat yleistetyn anti-laserin johtimien labyrintiksi sähkömagneettisten aaltojen kululle.

Labyrintti koostui joukosta johtoja ja laatikoita, jotka oli kytketty tarkoituksellisesti epäjärjestyksessä. Tämän labyrintin läpi kulkevat mikroaallot sotkeutuisivat niin, että vaikka olisi mahdollista kääntää aika päinvastaiseksi, se ei silti selvitä niitä.

Tämän labyrintin keskelle oli haudattu absorboija, kohde, jolle energiaa toimitettiin. Ryhmä lähetti labyrinttiin eri taajuuksilla, amplitudilla ja vaiheilla varustettuja mikroaaltoja ja mittasi niiden muuttumista. Näiden mittausten laskelmien perusteella he havaitsivat, että oikein valituilla tulevilla mikroaalloilla labyrintti absorboi 99,999% sille lähetetystä tehosta.

Sitten ryhmä otti askeleen kohti langatonta tehonsiirtoa. He toistivat kokeen erikoisrakenteessa, jossa mikroaallot sekoilevat arvaamattomalla, kaoottisella tavalla. Näin he löysivät oikeat mikroaaltotulot yhtenäiselle täydelliselle absorptiolle 99,996%:n hyötysuhteella.

Tutkijat sanovat työn osoittavan, että koherentti täydellinen absorptio ei vaadi minkäänlaista järjestystä ympäristössä, mikä lupaa sovellettavuutta käytännössä kaikkialla. Tutkimustyö houkuttelee esiin ajatuksia, jotka kuulostavat tiedefiktioilta, kuten mahdollisuus ladata langattomasti etäältäkin minkä tahansa kohteen monimutkaisessa ympäristössä, kuten toimistorakennuksessa, lähes täydellä tehokkuudella.

Kuitenkin tällaiset järjestelmät vaativat, että sähkötehon taajuus, amplitudi ja vaihe sovitetaan tarkasti tiettyihin kohteisiin. Mutta nyt ei tarvitsisi kohdistaa suuritehoista sädettä kannettavaan tietokoneeseen tai puhelimeen - sähköiset aallot olisi sen sijaan suunniteltu löytämään valittu kohde.

Toiminta riippuu kuitenkin ratkaisevasti siitä, mikä teho on viritetty juuri oikealle absorberille. Pienikin muutos ympäristössä - kuten kohdekannettavan siirtäminen - edellyttäisi kaikkien parametrien välitöntä uudelleensäätöä.

Tällainen yhtenäinen täydellinen absorboituminen saattaa kuitenkin olla hyödyllistä monella tavalla. Paitsi että se on yleinen mihin tahansa kohteeseen, se ei rajoitu vain optiikkaan tai mikroaaltoihin.

"Se ei ole sidottu yhteen tiettyyn tekniikkaan", sanoo Anlage, "Tämä on hyvin yleinen aaltoilmiö. Sen voi tehdä akustiikassa, aineen aalloilla, tai kylmillä atomeilla."

Tutkimusartikkeli: Perfect absorption in complex scattering systems with or without hidden symmetries.

Aiheista aiemmin:

Tavoitteena laajat langattomat sähkönjakeluverkot

Laser ja antilaser samassa paketissa

25.01.2021Katalyyttiä atomikerroksittain säätäen
22.01.2021Nano-ohutta energiankeruuta
21.01.2021Metallista perovskiittiä
20.01.2021Tutkijat kesyttävät fotoni-magnoni -vuorovaikutuksen
19.01.2021Transistoreita kutistaen
18.01.2021Sinistä valoa perovskiittiledeistä
15.01.2021Uusi nanorakenteinen yhdiste anodille
14.01.2021Fyysikot luovat aikakäänteisiä optisia aaltoja
13.01.2021Kubitteja ohjaten
12.01.2021Pullisteleva perovskiitti

Siirry arkistoon »