تبدیل تابش فروسرخ و گرمای اضافی زمین به الکتریسیته
تابش فروسرخ : پژوهشگران پژوهشی بر پایه ی تونل زمان کوانتومی انجام داده اند که با استفاده از این پژوهش می توان از تابش فرو سرخ و گرمای اضافی زمین برای ساخت الکتریسیته استفاده کرد.
اما به چه شکل می توان اینکار را انجام داد؟ در این پژوهش آنتنی طراحی شده است که هدف از طراحی این آنتن پیدا کردن تابش فرو سرخ اضافی زمین که به عنوان نوعی تابش الکترومغناطیسی محسوب می شود است به گونه ای که این آنتن تابش فرو سرخ اضافی زمین را جستجو و کشف می کند.
در این پژوهش از یک روش خاصی استفاده شده است که در ابتدا بتوان با استفاده از این آنتن طراحی شده تابش فرو سرخ اضافی زمین را به عنوان نوعی تابش الکترومغناطیسی پیدا کرد و سپس آن را به جریان مستقیم تبدیل کرد.
هدف از این پژوهش و اعمال چنین روشی جلوگیری از به هدر رفتن انرژی بسیار زیادی است که معمولا توسط سطح زمین مانند سطح دریاها و اقیانوس ها و البته اتمسفر زمین جذب می شود و البته اینکه بتوان از این انرژی به صورت مفید در جایی دیگر استفاده کرد می باشد.
گرمای حاصل از تابش فروسرخ
جالب است بدانید که میزان تابش فروسرخ که باعث گرم شدن سطح زمین و بازتابش امواج فرو سرخ از سطح زمین می شود بیش از میلیون ها گیگاوات در ثانیه می باشد.
هدف از طراحی آنتن های بسیار ظریف و کوچک به دام انداختن این تابش های فرو سرخ می باشد.
دلیل اینکه این آنتن ها به صورت بسیار ظریف و کوچک طراحی و ساخته شده اند این است که موج این تابش های فرو سرخ بسیار کوچک است.
تیمی که این پژوهش ها را انجام می دهد ادعا کرده است که با روش تونل زنی کوانتومی می توان این امواج فرو سرخ را گیر انداخت.
تونل زنی کوانتومی
اما اگر با روش تونل زنی کوانتومی آشنا نیستید باید بدانید که تونل زنی کوانتومی یک مفهوم بنیادی می باشد که در آن یک ذره بدون اینکه به انرژی کافی نیازی داشته باشد می تواند از یک مرز مادی عبور کند.
برای اینکه مفهوم تونل زنی کوانتومی را به خوبی متوجه شوید بهتر است توپی را تصور کنید که از یک تپه بالا می رود، براساس فیزیک کلاسیک، توپ باید این انرژی لازم را داشته باشد تا از تپه بالا رفته و به سمت دیگر حرکت کند.
اما این مسئله در فیزیک کوانتومی کاملا متفاوت می باشد و به این شکل نیست.
چرا که فیزیک کوانتومی می گوید که توپ می تواند بدون نیاز به انرژی کافی از تپه عبور کند و یا به اصطلاح فیزیک دانان در تپه تونل درست کند.
اما باید بدانید که این اصل چه اثری بر روی آنتن های باریک و نازک طراحی شده برای پیدا کردن تابش فرو سرخ اضافی زمین خواهد داشت؟ اثری که این اصل بر روی آنتن های باریک و نازک می گذارد به این شکل است که الکترون ها از یک ابزار تونل زنی کوانتومی مانند یک دیود فلزی نارسانا عبور می کنند.
دلایل استفاده از تونل زنی کوانتومی
به گفته ی یکی از رهبران پروژه که اتیف شمیم نام دارد، دلیل استفاده از تونل زنی کوانتومی این است که هیچ دیود صنعتی مناسبی برای اجرای این روش در فرکانس بالا در جهان وجود ندارد. بنابراین تونل زنی کوانتومی می تواند روشی با کارایی بالا در این زمینه باشد.
دانشمندان در اجرای این طرح پژوهشی برای ساخت یک میدان الکتریکی قوی جهت انجام پدیده ی تونل زنی کوانتومی، دو صفحه ی فلزی هم اندازه از جنس طلا و تیتانیوم را بر روی یکدیگر قرار دادند و در دو طرف آن یک لایه ی نازک نارسانا، آنتی در مقیاس نانو طراحی کرده اند.
به گفته ی یکی از پژوهشگران این طرح به نام گاراو، طراحی و ساخت دو صفحه ی دقیقا هم شکل و به صورت هم اندازه که فلزی باشند سخت ترین کار و سخت ترین مرحله در اجرای این طرح و پژوهش می باشد.
اما با وجود روش های خاص و دستگاه های فوق پیشرفته توانسته ایم دو صفحه ی دقیقا هم شکل و هم اندازه ی فلزی که یک لایه ی نازک نارسانا آنتی در مقیاس نانو طراحی کنیم.
جدیدترین دیودی که توانایی نگه داشتن امواج فرو سرخ در ولتاژ صفر را دارد، دیود MIM می باشد.
بنابراین پژوهشگران برای اجرای این طرح تنها زمانی که به این دیود احتیاج دارند آن را روشن می کنند.
این درحالی است که سلول های خورشیدی نسل قدیم فقط توانایی این را دارند که قسمت خیلی کوچکی از طیف مرئی نور را در بر بگیرند اما توانایی بدست آوردن تابش های دیگر از فرو سرخ هم باعث ذخیره سازی و جلوگیری از به هدر رفتن انرژی از طریق جذب انرژی توسط دریاها، اقیانوس ها و اتمسفر می شود و هم انقلابی در تولید انرژی به پا خواهد کرد.
در دسترس بودن تابش فروسرخ
به این دلیل که تابش فرو سرخ همیشه در دسترس می باشد برخلاف دستگاه های خورشیدی ابزارهای جدید و پیشرفته به راحتی می توانند در هر ساعتی از شبانه روز بازده داشته باشند.
البته امکان پیشرفت زیادی نیز در این زمینه وجود دارد مانند پایین بودن بازده ی آنتن های نازک و باریکی که جهت پیدا کردن و گیر انداختن تابش های فرو سرخ ساخته شده اند که پژوهشگران این طرح و پروژه سعی دارند بازده ی این آنتن ها را افزایش دهند تا این آنتن ها بتوانند تابش های فرو سرخ بیشتری را شناسایی و آنها را جذب کنند.
در نهایت در عملکرد تونل زنی های کوانتومی تاثیر شگرفی داشته باشد تا بتوان الکتریسته بیشتری تولید کرد بنابراین با این حساب می توانیم بگوییم افزایش بازده ی این آنتن ها چه قدر می تواند در افزایش تولید الکتریسته تاثیر گذار باشد.
یکی از رهبران پروژه ی تبدیل تابش فروسرخ و گرمای اضافی زمین به الکتریسیته اعلام کرده است:
“تمامی این تلاش ها از جمله طراحی و ساخت آنتن های نازک و باریک همچنین ساخت بسیار پیچیده و سخت صفحات هم اندازه و هم شکل که روی آن ها را یک لایه ی نازک نارسانا آنتنی در مقیاس نانو بپوشاند، ابتدای کار ماست چرا که افزایش و بهبود چنین فناوری می تواند تفاوت بزرگی در جهان ایجاد کند امیدواریم که روزی در تمامی نقط مختلف جهان با ساخت و طراحی چنین فناوری بتوان از انرژی بسیار زیادی که جذب دریاها، اقیانوس ها، اتمسفر زمین می شود و از راه های بسیار دیگری به هدر می رود به بهترین و مفید ترین شکل استفاده شود.”
منبع : sciencealert