Νέος τρόπος μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως, χρησιμοποιώντας γραφένιο

Όταν ένα αεροπλάνο αρχίζει να κινείται γρηγορότερα από την ταχύτητα του ήχου, αυτό δημιουργεί ένα ωστικό κύμα που παράγει την γνωστή "έκρηξη" του ήχου.

Τώρα, ερευνητές ανακάλυψαν μια παρόμοια διαδικασία σε ένα φύλλο γραφενίου, στην οποία η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί, υπό ορισμένες συνθήκες, να υπερβαίνει την ταχύτητα του επιβραδυνόμενου φωτός και να παράγει ένα είδος οπτικής "έκρηξης": μια έντονη, εστιασμένη δέσμη φωτός.

Ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) σχεδίασαν ένα μικροτσίπ με επίστρωση γραφενίου το οποίο όταν δέχεται μια ακτίνα φωτός δημιουργεί ένα οπτικό «υπερηχητικό μπουμ» - το ωστικό κύμα που δημιουργείται όταν ένα αεροσκάφος ταξιδεύει με ταχύτητα μεγαλύτερη από εκείνη του ήχου.

Η συγκεκριμένη μορφή έντονου φωτός, κατά τους επιστήμονες, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μέσα στα επόμενα δύο χρόνια για την τροφοδοσία των μικροεπεξεργαστών, καθώς η εν λόγω τεχνολογία υπόσχεται να τους χαρίσει ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη ταχύτητα!

Στο πλαίσιο των δοκιμών τους, οι ερευνητές είδαν ότι όταν μια ακτίνα φωτός πέφτει πάνω στην επίστρωση γραφενίου – μια δυσδιάστατη μορφή άνθρακα – επιβραδύνεται. Η ταχύτητα των επιβραδυμένων φωτονίων ωστόσο φάνηκε να είναι πολύ κοντά σε εκείνη των ηλεκτρονίων τα οποία κινούνταν στην ίδια επιφάνεια, με αποτέλεσμα κάτι τέτοιο να επιτρέπει την αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο τύπων σωματιδίων.
Ο συνδυασμός αυτός, εξηγούν οι επιστήμονες, δηλαδή η επιβράδυνση της ταχύτητας του φωτός και ταυτόχρονα η επιτάχυνση των ηλεκτρονίων οφείλεται στο γραφένιο. Ωστόσο αντί να παγιδεύσουν το φως, οι ίδιοι αναζήτησαν τρόπους ώστε να αντιστρέψουν το αποτέλεσμα, δηλαδή να παραγάγουν περισσότερο φως.

«Η συγκεκριμένη μετατροπή είναι εφικτή επειδή ακριβώς η ταχύτητα των ηλεκτρονίων πλησιάζει στην ταχύτητα του φωτός στο γραφένιο, σπάζοντας έτσι το φράγμα του φωτός» εξηγεί ο φυσικός δρ. Μαρίν Σολγιάτσιτς. «Στην περίπτωση του γραφενίου κάτι τέτοιο οδηγεί σε ένα ωστικό κύμα φωτός το οποίο παγιδεύεται μεταξύ δύο διαστάσεων».

Το συγκεκριμένο φαινόμενο, αναφέρουν οι ειδικοί, ονομάζεται φαινόμενο Τσερένκοφ και είχε καταγραφεί για πρώτη φορά πριν από περίπου 80 χρόνια, από τον σοβιετικό φυσικό Πάβελ Τσερένκοφ, ο οποίος το 1958 τιμήθηκε με το Νομπέλ Φυσικής.

Το 1934 ο Τσερένκοφ παρατήρησε την εκπομπή γαλάζιου φωτός από ένα μπουκάλι με νερό που δεχόταν ραδιενεργό ακτινοβολία. Αυτό το φαινόμενο, που συνδέεται με φορτισμένα υποατομικά σωματίδια τα οποία κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα από εκείνη του φωτός μέσα στο συγκεκριμένο υλικό μέσο, αποδείχθηκε πολύ χρήσιμο στα πειράματα Πυρηνικής Φυσικής και στη μελέτη των κοσμικών ακτινών. Οι ανιχνευτές της ακτινοβολίας αυτής μάλιστα, ονομάζονται «ανιχνευτές Τσερένκοφ» και αποτελούν τον πιο συνηθισμένο εξοπλισμό στην έρευνα των σωματιδίων υψηλής ταχύτητας. Μια τέτοια συσκευή τοποθετήθηκε σε έναν από τους πρώτους τεχνητούς δορυφόρους, τον Σπούτνικ 3.

Μέχρι τώρα, το συγκεκριμένο φαινόμενο δεν θεωρούνταν σχετικό με την τεχνολογία στην γη. Ωστόσο η επιβράδυνση του φωτός με τη βοήθεια του γραφενίου προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία ώστε οι επιστήμονες να μπορέσουν να «δαμάσουν» το φαινόμενο στην πράξη και συγκεκριμένα για την τεχνολογία των μικροτσίπ. Οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι η αντικατάσταση των ηλεκτρονίων με το φως για την μεταφορά και την αποθήκευση δεδομένων θα μπορούσε να εκτινάξει την ταχύτητα των σημερινών επεξεργαστών σε πρωτόγνωρα επίπεδα.
22/6/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου