يقول الفيزيائيون في النمسا وإسرائيل إنهم طوروا "مضادًا لليزر" ، أو "ماصًا مثاليًا متماسكًا" ، والذي يمكن أن يمكّن أي مادة من امتصاص كل الضوء من مجموعة واسعة من الزوايا. يقوم الجهاز ، الذي يعتمد على مجموعة من المرايا والعدسات ، بحجز الضوء الوارد داخل تجويف وإجباره على الدوران بحيث يضرب وسط الامتصاص بشكل متكرر ، حتى يتم امتصاصه تمامًا. هذا لديه القدرة على تحسين مختلف تقنيات حصاد الضوء ، وتوصيل الطاقة ، والتحكم في الضوء وتقنيات التصوير.
يعد امتصاص الضوء أمرًا مهمًا في العديد من العمليات الطبيعية ، بدءًا من الرؤية إلى التمثيل الضوئي ، وكذلك في الفيزياء والتطبيقات الهندسية مثل الألواح الشمسية وأجهزة الكشف الضوئي. تقنيات تحسين امتصاص الضوء من أجل تعزيز كفاءة وحساسية التقنيات القائمة على الضوء مطلوبة بشدة ، ولكن هذا قد يكون صعبًا.
ستيفان روتر، وهو فيزيائي نظري في جامعة فيينا للتكنولوجيا، يوضح أنه من السهل احتجاز الضوء وامتصاصه باستخدام جسم صلب ضخم ، مثل كنزة صوفية سوداء سميكة ، على سبيل المثال. لكن معظم التطبيقات التقنية تستخدم طبقات رقيقة من المواد. بينما تمتص هذه المواد الرقيقة بعض الضوء ، تمر أجزاء كبيرة منها.
أحد الأسباب التي تجعل البوم والحيوانات الليلية الأخرى تتمتع برؤية ليلية جيدة هو أن لديها طبقة من الأنسجة العاكسة ، تسمى tapetum lucidum ، خلف شبكية العين. أي ضوء يمر عبر الشبكية الرقيقة دون امتصاصه يرتد إلى الخلف ولديه فرصة ثانية لالتقاطه. لتحسين مثل هذا النظام بشكل أكبر ، يمكنك إضافة سطح عاكس آخر أمام الشبكية. ثم يرتد الضوء ذهابًا وإيابًا بين المرآتين ، ويمر عبر السطح الممتص للضوء عدة مرات. لكن الأمر ليس بهذه البساطة.
لكي يعمل مثل هذا الجهاز ، لا يمكن أن تكون المرآة الأمامية عاكسة تمامًا. يجب أن يكون شفافًا جزئيًا حتى يتمكن الضوء من دخول النظام في المقام الأول. ولكن بعد ذلك ، عندما يرتد الضوء بين المرآتين ، سيضيع جزء منه عبر المرآة الشفافة جزئيًا. عندما حاول الباحثون تكرار مثل هذه التركيبات وجدوا أنها تعمل فقط لأنماط محددة من الضوء. في حين أن بعض أنماط الضوء تصبح محاصرة ، وتضرب بشكل متكرر السطح الممتص ، فإن الضوء الآخر ، على سبيل المثال دخول الجهاز بزاوية سقوط مختلفة أو له طول موجي مختلف ، يهرب.
الآن روتر وزملائه ، أيضا من الجامعة العبرية في القدس، أثبتت أنه يمكن إنشاء مصيدة ضوئية أكثر كفاءة إذا تم وضع عدستين بين المرآتين.
تم تصميم العدسات لتوجيه الضوء بحيث يصطدم دائمًا بنفس البقعة على المرايا. يمنع تأثير التداخل الناتج عن ذلك الضوء من الهروب عبر المرآة الأمامية الشفافة جزئيًا. بدلاً من ذلك ، يصبح محاصراً في النظام.
"عمليًا ، يحبس تصميمنا الضوء الوارد داخل تجويف ويجبره على الدوران في تجويف ، ويضرب عينة الامتصاص الضعيف مرارًا وتكرارًا حتى يتم امتصاصها تمامًا ، ويتم القضاء على جميع الانعكاسات بشكل متماسك ،" يشرح روتر عالم الفيزياء. يصف النظام بأنه يعمل مثل الليزر في الاتجاه المعاكس. "بدلاً من وجود وسيط كسب ليزر يحول الطاقة الكهربائية إلى إشعاع ضوئي متماسك ، فإن" الليزر المعكوس للوقت "الخاص بنا يمتص الضوء المتماسك ويحوله إلى طاقة حرارية - وربما في المستقبل القريب إلى طاقة كهربائية."
كان انعكاس المرآة الأمامية في الإعداد التجريبي للباحثين بنسبة 70 ٪ ، في حين أن المرآة الخلفية لها انعكاس شبه مثالي بنسبة 99.9 ٪. بالنسبة لوسط امتصاص الضوء ، استخدموا قطعة رقيقة من الزجاج الملون بامتصاص حوالي 15٪ - يمر حوالي 85٪ من الضوء خلالها. وجدوا أن أجهزتهم مكنت الزجاج الملون من امتصاص أكثر من 94٪ من كل الضوء الذي يدخل النظام.
طلاء مضاد للانعكاس يسمح بنقل الضوء بشكل مثالي
استخدم الباحثون أيضًا عددًا من التقنيات لإنشاء مجالات ضوئية سريعة التغير ومعقدة وعشوائية. حتى مع هذه الاختلافات الديناميكية في مصدر الضوء ، فإن ماصها المثالي المتماسك لا يزال يتيح امتصاصًا شبه مثالي ، كما يزعمون.
يقول روتر عالم الفيزياء أن أجهزتهم لديها إمكانات في مجموعة واسعة من التطبيقات ، لا سيما حول تجميع الطاقة الضوئية ونقلها. على سبيل المثال ، يقول إنه قد يكون من الممكن استخدامه لشحن بطاريات طائرة بدون طيار من مسافة كبيرة باستخدام شعاع الليزر.
يصف الباحثون عملهم في علوم.
