Οι φυσικοί στην Αυστρία και το Ισραήλ λένε ότι έχουν αναπτύξει ένα «αντι-λέιζερ» ή «συνεκτικό τέλειο απορροφητή», που μπορεί να επιτρέψει σε οποιοδήποτε υλικό να απορροφήσει όλο το φως από ένα ευρύ φάσμα γωνιών. Η συσκευή, που βασίζεται γύρω από ένα σετ καθρεπτών και φακών, παγιδεύει το εισερχόμενο φως μέσα σε μια κοιλότητα και το αναγκάζει να κυκλοφορήσει έτσι ώστε να χτυπά το απορροφητικό μέσο επανειλημμένα, μέχρι να απορροφηθεί πλήρως. Αυτό έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει διάφορες τεχνικές συλλογής φωτός, παροχής ενέργειας, ελέγχου φωτός και απεικόνισης.
Η απορρόφηση του φωτός είναι σημαντική σε πολλές φυσικές διεργασίες, που κυμαίνονται από την όραση έως τη φωτοσύνθεση, καθώς και σε εφαρμογές φυσικής και μηχανικής, όπως ηλιακούς συλλέκτες και φωτοανιχνευτές. Οι τεχνικές για τη βελτίωση της απορρόφησης φωτός προκειμένου να ενισχυθεί η αποτελεσματικότητα και η ευαισθησία των τεχνολογιών που βασίζονται στο φως είναι ιδιαίτερα περιζήτητες, αλλά αυτό μπορεί να είναι προκλητικό.
Στέφαν Ρότερ, θεωρητικός φυσικός στο TU Βιέννη, εξηγεί ότι είναι εύκολο να παγιδευτεί και να απορροφηθεί το φως με ένα ογκώδες συμπαγές αντικείμενο, όπως ένα χοντρό μαύρο μάλλινο jumper, για παράδειγμα. Αλλά οι περισσότερες τεχνικές εφαρμογές χρησιμοποιούν λεπτά στρώματα υλικού. Ενώ αυτά τα λεπτά υλικά απορροφούν λίγο φως, μεγάλα μέρη του περνούν.
Ένας λόγος που οι κουκουβάγιες και τα άλλα νυκτόβια ζώα έχουν τόσο καλή νυχτερινή όραση είναι ότι έχουν ένα στρώμα ανακλαστικού ιστού, που ονομάζεται tapetum lucidum, πίσω από τον αμφιβληστροειδή τους. Οποιοδήποτε φως διέρχεται από τον λεπτό αμφιβληστροειδή χωρίς να απορροφηθεί, αναπηδά και έχει μια δεύτερη ευκαιρία να συλληφθεί. Για να βελτιώσετε περαιτέρω ένα τέτοιο σύστημα, θα μπορούσατε να προσθέσετε μια άλλη ανακλαστική επιφάνεια μπροστά από τον αμφιβληστροειδή. Το φως θα αναπηδούσε τότε εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο καθρεφτών, περνώντας από την επιφάνεια που απορροφά το φως πολλές φορές. Αλλά δεν είναι τόσο απλό.
Για να λειτουργήσει μια τέτοια συσκευή, ο μπροστινός καθρέφτης δεν μπορεί να είναι απόλυτα ανακλαστικός. Πρέπει να είναι μερικώς διαφανές, έτσι ώστε το φως να μπορεί να εισέλθει στο σύστημα εξαρχής. Αλλά στη συνέχεια, καθώς το φως αναπηδά ανάμεσα στους δύο καθρέφτες, μέρος του θα χαθεί μέσω του μερικώς διαφανούς καθρέφτη. Όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να αναπαράγουν τέτοιες ρυθμίσεις, διαπίστωσαν ότι λειτουργούν μόνο για συγκεκριμένα μοτίβα φωτός. Ενώ ορισμένοι τρόποι φωτός παγιδεύονται, χτυπώντας επανειλημμένα την απορροφητική επιφάνεια, άλλο φως, για παράδειγμα που εισέρχεται στη συσκευή με διαφορετική γωνία πρόσπτωσης ή έχει διαφορετικό μήκος κύματος, διαφεύγει.
Τώρα ο Rotter και οι συνάδελφοί του, επίσης από Το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ, έχουν δείξει ότι μια πολύ πιο αποτελεσματική παγίδα φωτός μπορεί να δημιουργηθεί εάν τοποθετηθούν δύο φακοί ανάμεσα στους δύο καθρέφτες.
Οι φακοί έχουν σχεδιαστεί για να καθοδηγούν το φως έτσι ώστε να χτυπά πάντα το ίδιο σημείο στους καθρέφτες. Το φαινόμενο παρεμβολής που δημιουργεί αυτό εμποδίζει το φως να διαφύγει από τον μερικώς διαφανή μπροστινό καθρέφτη. Αντίθετα, παγιδεύεται στο σύστημα.
«Στην πράξη, ο σχεδιασμός μας παγιδεύει το εισερχόμενο φως μέσα σε μια κοιλότητα και το αναγκάζει να κυκλοφορήσει σε μια κοιλότητα, χτυπώντας το ασθενώς απορροφητικό δείγμα ξανά και ξανά μέχρι να απορροφηθεί τέλεια και όλες οι αντανακλάσεις εξαλειφθούν με συνέπεια και καταστροφικά», εξηγεί ο Rotter. Κόσμος Φυσικής. Περιγράφει το σύστημα ότι λειτουργεί σαν λέιζερ αντίστροφα. «Αντί ένα μέσο κέρδους λέιζερ να μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε συνεκτική ακτινοβολία φωτός, το «χρονικά αντίστροφο λέιζερ» μας απορροφά συνεκτικό φως και το μετατρέπει σε θερμική ενέργεια – και πιθανώς στο εγγύς μέλλον σε ηλεκτρική ενέργεια».
Ο μπροστινός καθρέφτης στην πειραματική διάταξη των ερευνητών είχε ανακλαστικότητα 70%, ενώ ο πίσω καθρέφτης είχε σχεδόν τέλεια ανάκλαση 99.9%. Για το μέσο απορρόφησης φωτός χρησιμοποίησαν ένα λεπτό κομμάτι φιμέ γυαλιού με απορρόφηση περίπου 15% – περίπου το 85% του φωτός διέρχεται από αυτό. Διαπίστωσαν ότι η συσκευή τους επέτρεψε στο έγχρωμο γυαλί να απορροφήσει πάνω από το 94% όλου του φωτός που εισέρχονταν στο σύστημα.
Η αντιανακλαστική επίστρωση επιτρέπει την τέλεια μετάδοση φωτός
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης μια σειρά από τεχνικές για να δημιουργήσουν ταχέως μεταβαλλόμενα, πολύπλοκα και τυχαία φωτεινά πεδία. Ακόμη και με αυτές τις δυναμικές παραλλαγές στην πηγή φωτός, ο συνεκτικός τέλειος απορροφητής τους εξακολουθεί να επιτρέπει την σχεδόν τέλεια απορρόφηση, ισχυρίζονται.
Λέει ο Ρότερ Κόσμος Φυσικής ότι η συσκευή τους έχει δυνατότητες σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, ιδιαίτερα όσον αφορά τη συλλογή και μετάδοση οπτικής ενέργειας. Για παράδειγμα, λέει ότι μπορεί να είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση των μπαταριών ενός drone από μεγάλη απόσταση χρησιμοποιώντας μια δέσμη λέιζερ.
Οι ερευνητές περιγράφουν το έργο τους στο Επιστήμη.
