แหล่งพลังงานซีทรู

ในเดือนเมษายน นักวิจัยนำโดยนักฟิสิกส์ Vladimir Bulovic’ ที่ Center for Excitonics ของ MIT รายงานในNature Communicationsว่าพวกเขาได้ถ่ายภาพสาร exciton ที่เดินทางผ่านผลึกอินทรีย์ที่เรียกว่า tetracene แบบเรียลไทม์ ทีมงานของ Bulovic ยิงเลเซอร์เพื่อฉีดพลังงานเข้าไปในคริสตัล ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนกระโดดและจับตัวกับรูที่ว่างของพวกมันเพื่อก่อตัวเป็น exciton สารกระตุ้นดูเหมือนจะวิ่งออกจากจุดที่เลเซอร์สะสมพลังงาน

ในความเป็นจริง อิเล็กตรอนและรูไม่ได้เคลื่อนที่ผ่านวัสดุ 

ในทางกลับกัน อิเล็กตรอนเพียงแค่ส่งผ่านพลังงานไปยังเพื่อนบ้าน และพลังงานก็ไหลออกสู่ภายนอก แต่สำหรับบูโลวิชและนักวิจัยคนอื่นๆ ง่ายกว่ามากที่จะคิดว่าการเรียงซ้อนของพลังงานเหล่านั้นเป็นอนุภาคควอซิเพิลที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้อย่างดี เช่น มวลและประจุ “คุณไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรงว่าเกิดอะไรขึ้นในระดับนาโน” บูโลวิชกล่าว “แต่คุณสามารถอนุมานได้ว่าเกิดอะไรขึ้นในระดับนาโนด้วยควอซิเพิลเคิล”

แม้ว่าจะเป็นเพียงสิ่งที่สร้างขึ้นเพื่อประโยชน์ของนักฟิสิกส์ แต่ quasiparticles อธิบายความเป็นจริงได้ดีพอที่จะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี Excitons มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น เมื่อแสงตกกระทบวัสดุบางชนิด มันจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมา ซึ่งสามารถดูดออกเป็นไฟฟ้าได้ Einstein ค้นพบปรากฏการณ์นี้ซึ่งเรียกว่าโฟโตอิเล็กทริกในปี 1905 แต่เพื่อให้เข้าใจโซลาร์เซลล์อย่างแท้จริงและปรับปรุงความสามารถในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า นักฟิสิกส์จึงใช้การรักษารถม้า

ภายในโซลาร์เซลล์

ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน เมื่ออิเล็กตรอนดูดซับโฟตอนจากดวงอาทิตย์ อิเล็กตรอนจะกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น (ผลแสดงทางด้านขวา) อิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะดึงดูดรูที่มีประจุบวกที่มันทิ้งไว้เบื้องหลัง ทำให้เกิดแรงกระตุ้น การเก็บเกี่ยวอิเล็กตรอนจาก excitons เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพ

ที่มา: ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส; เครดิต:  ม.อตารอด

ที่ศูนย์ Excitonics นั้น Bulovic และเพื่อนร่วมงานกำลังทำงานเพื่อควบคุมการแพร่กระจายของ excitons ในเซลล์แสงอาทิตย์บางประเภท เมื่อโฟตอนกระทบวัสดุ เช่น ซิลิกอน อิเล็กตรอนจะกระโดดขึ้นไปในพลังงานและจับกับรูของมันเพื่อสร้างแรงกระตุ้น ปัญหาของ Bulovic คือส่วนใหญ่แล้ว exciton จะอยู่ไม่ไกลก่อนที่มันจะสลายไปและให้พลังงานกลับคืนมา ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น excitons ต้องเดินทางไกลพอที่จะไปถึงชั้นที่สองของวัสดุ ซึ่งจะแยก exciton ออกและสร้างสนามไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนการไหลของกระแสไฟฟ้า บูโลวิชและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ กำลังประดิษฐ์วัสดุที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของสารกระตุ้นสูงสุด จุดมุ่งหมายคือการเพิ่มอัตราที่เซลล์แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าจากตัวเลขหลักเดียวเป็นเกือบ 20 เปอร์เซ็นต์

แหล่งพลังงานซีทรู

การศึกษาคุณสมบัติของ exciton และการเคลื่อนที่ของพวกมันยังนำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวอีกด้วย กลุ่มของ Bulovic’ ได้ร่วมมือกับกลุ่มจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมิชิแกนเพื่อพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งใส เซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไปมีความทึบแสงจึงสามารถดูดซับแสงที่มองเห็นได้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า แต่เซลล์โปร่งใสใหม่เหล่านี้ดักจับเฉพาะแสงอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลตเพื่อกระตุ้นการก่อตัวของ exciton; แสงแดดที่มองเห็นได้ส่องผ่าน Bulov’ จินตนาการถึงอุปกรณ์รุ่นอนาคตที่วางอยู่บนหน้าจอ e-reader เพื่อชาร์จไฟไว้อย่างไม่มีกำหนด หรือวางบนแว่นสายตา เช่น เพื่อชาร์จ

เครื่องช่วยฟัง

เทคโนโลยีที่ได้รับแรงบันดาลใจจากอนุภาคกึ่งอนุภาคอื่น ๆ อาจพบทางเข้าสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ในเดือนมิถุนายน ทีมงานที่นำโดยวิศวกรไฟฟ้า Pallab Bhattacharya จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนใน Ann Arbor ได้รายงานการพัฒนาเลเซอร์ที่ต้องใช้ไฟฟ้าเพียง 0.4 เปอร์เซ็นต์ของเลเซอร์ทั่วไป แสงของมันเกิดจากการสลายตัวของอนุภาคควอซิพิเคิล ( SN: 7/12/14, p. 20 )

เลเซอร์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาดต้องใช้ไฟฟ้าเป็นจำนวนมากเพื่อให้พลังงานแก่อะตอม ซึ่งจะปล่อยแสงเลเซอร์เมื่ออะตอมกลับสู่ระดับพลังงานต่ำ Bhattacharya อธิบาย แต่อุปกรณ์ของทีมซึ่งสร้างด้วยสารกึ่งตัวนำแกลเลียมไนไตรด์ทำงานแตกต่างออกไป พลังงานกระแทกเล็กน้อยจะสร้าง exciton ซึ่งดูดซับโฟตอนเพื่อสร้างควอซิเพิลไฮบริดสสารเบาที่เรียกว่าโพลาริตัน เมื่อโพลาริทันอายุสั้นแตกออกจากกัน พวกมันจะปล่อยลำแสงเลเซอร์อัลตราไวโอเลตที่ทำจากโฟตอนซึ่งมีสีและทิศทางเหมือนกันทั้งหมด

credit : travel-irie-jamaica.com stephysweetbakes.com goodnewsbaptisttexas.com doubleplusgreen.comfivehens.com wherewordsdailycomealive.com fivefingersshoesvibram.com icandependonme-sharronjamison.com debatecombat.com acknexturk.com