오스트리아와 이스라엘의 물리학자들은 모든 물질이 다양한 각도에서 모든 빛을 흡수할 수 있는 "반레이저" 또는 "결맞음 완전 흡수체"를 개발했다고 말합니다. 일련의 거울과 렌즈를 기반으로 하는 이 장치는 들어오는 빛을 공동 내부에 가두어 완전히 흡수될 때까지 반복적으로 흡수 매체에 부딪히도록 강제 순환시킵니다. 이것은 다양한 광 수확, 에너지 전달, 광 제어 및 이미징 기술을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
빛의 흡수는 시각에서 광합성에 이르는 많은 자연적 과정뿐만 아니라 태양 전지판 및 광검출기와 같은 물리학 및 공학 응용 분야에서 중요합니다. 빛 기반 기술의 효율성과 감도를 높이기 위해 빛 흡수를 향상시키는 기술이 많이 요구되고 있지만 이는 어려울 수 있습니다.
스테판 로터, 이론 물리학자 TU 빈는 예를 들어 두꺼운 검은색 털실 점퍼와 같은 부피가 큰 고체 물체로 빛을 가두어 흡수하기 쉽다고 설명합니다. 그러나 대부분의 기술 응용 프로그램은 얇은 층의 재료를 사용합니다. 이러한 얇은 물질은 약간의 빛을 흡수하지만 대부분은 통과합니다.
올빼미와 다른 야행성 동물이 야간 시력이 좋은 한 가지 이유는 망막 뒤에 휘판(tapetum lucidum)이라고 하는 반사 조직 층이 있기 때문입니다. 흡수되지 않고 얇은 망막을 통과하는 모든 빛은 반사되어 포착될 두 번째 기회를 갖습니다. 이러한 시스템을 더욱 개선하기 위해 망막 앞에 또 다른 반사 표면을 추가할 수 있습니다. 그런 다음 빛은 두 개의 거울 사이에서 앞뒤로 반사되어 빛을 흡수하는 표면을 여러 번 통과합니다. 그러나 그렇게 간단하지 않습니다.
이러한 장치가 작동하려면 전면 거울이 완벽하게 반사될 수 없습니다. 처음부터 빛이 시스템에 들어갈 수 있도록 부분적으로 투명해야 합니다. 그러나 빛이 두 개의 거울 사이에서 반사되면서 부분적으로 투명한 거울을 통해 빛의 일부가 손실됩니다. 연구원들이 그러한 설정을 복제하려고 시도했을 때 그들은 특정 패턴의 빛에 대해서만 작동한다는 것을 발견했습니다. 빛의 특정 모드가 포획되어 흡수 표면에 반복적으로 부딪히는 동안, 예를 들어 다른 입사각으로 장치에 들어가거나 다른 파장을 갖는 다른 빛은 빠져나갑니다.
이제 Rotter와 그의 동료들은 예루살렘 히브리 대학교, 두 개의 거울 사이에 두 개의 렌즈를 배치하면 훨씬 더 효율적인 라이트 트랩을 만들 수 있음을 보여주었습니다.
렌즈는 빛이 항상 거울의 같은 지점에 닿도록 빛을 안내하도록 설계되었습니다. 이것이 생성하는 간섭 효과는 부분적으로 투명한 전면 거울을 통해 빛이 빠져나가는 것을 방지합니다. 대신 시스템에 갇히게 됩니다.
Rotter는 "실제로 우리의 설계는 들어오는 빛을 캐비티 내부에 가두어 캐비티 내에서 순환하도록 강제하여 약하게 흡수되는 샘플을 반복해서 때리고 완벽하게 흡수될 때까지 모든 반사를 일관되게 파괴적으로 제거합니다."라고 설명합니다. 물리 세계. 그는 시스템이 역으로 레이저처럼 작동한다고 설명합니다. "레이저 이득 매체를 사용하여 전기 에너지를 간섭성 광 방사로 변환하는 대신 우리의 '시간 반전 레이저'는 간섭성 광을 흡수하여 열 에너지로 변환하고 가까운 장래에 전기 에너지로 변환합니다."
연구원의 실험 설정에서 전면 거울의 반사율은 70%인 반면 후면 거울의 반사율은 99.9%에 가깝습니다. 빛을 흡수하는 매체로 그들은 약 15%의 흡수율을 가진 얇은 색유리 조각을 사용했습니다. 빛의 약 85%가 통과합니다. 그들은 그들의 장치가 컬러 유리가 시스템에 들어오는 모든 빛의 94% 이상을 흡수할 수 있다는 것을 발견했습니다.
반사 방지 코팅으로 완벽한 빛 투과
연구원들은 또한 빠르게 변화하는 복잡하고 무작위적인 라이트 필드를 생성하기 위해 여러 가지 기술을 사용했습니다. 광원의 이러한 동적 변화에도 불구하고 일관된 완벽한 흡수체는 여전히 거의 완벽한 흡수를 가능하게 한다고 그들은 주장합니다.
로터는 말한다 물리 세계 그들의 장치는 특히 광 에너지 수확 및 전송과 관련된 광범위한 응용 분야에서 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 그는 레이저 빔을 사용하여 먼 거리에서 드론의 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있다고 말합니다.
연구자들은 그들의 연구를 과학.
