Güneş Işığı İle Çalışan Çevre Dostu Kuantum Sensör

Güneş Işığı İle Çalışan Çevre Dostu Kuantum Sensör

Güneş ışığı için güce ihtiyaç duyan lazerleri takas etmek, sürdürülebilir kuantum teknolojisine doğru ilk adımdır.

tweezers hold a diamond sensor as light shines through
Işık, manyetik alanları ölçen güneş ışığıyla çalışan bir kuantum cihazının kalbi olan bir elmas sensörden geçer. YUNBİN ZHU/ÇİN BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ

Kuantum teknolojisi yeşile dönüyor.

Son derece hassas manyetik alan sensörlerine yeni bir yaklaşım, önceki cihazların ölçümlerini yapmak için güvendiği güce aç lazerleri ortadan kaldırıyor ve onları güneş ışığıyla değiştiriyor. Lazerler, parlak bir ampulün yanmasını sağlamak gibi 100 watt kadar güç tüketebilir. Yenilik, kuantum sensörlerini bu enerji ihtiyacından potansiyel olarak ayırır. Araştırmacılar, Physical Review X Energy’nin yaklaşan bir sayısında, teknolojinin ön saflarında yer alan çevre dostu bir prototipin ortaya çıktığını bildirdi.

Büyük bükülme, cihazın güneş ışığını nasıl kullandığıdır. Işığı elektriğe dönüştürmek için güneş pilleri kullanmaz. Hefei’deki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde fizikçi olan Jiangfeng Du, bunun yerine güneş ışığının lazer ışığının işini yaptığını söylüyor.  

Kuantum manyetometreleri genellikle manyetik alanları ölçmek için güçlü bir yeşil lazer içerir. Lazer, atomik kusurlar içeren bir elmas üzerinde parlar. Kusurlar, nitrojen atomları, saf elmasların yapıldığı bazı karbon atomlarının yerini aldığında ortaya çıkar. Yeşil lazer, çevredeki manyetik alanların gücüne bağlı bir yoğunlukta kırmızı ışık yayarak nitrojen kusurlarının flüoresans yapmasına neden olur.

Yeni kuantum sensörünün de yeşil ışığa ihtiyacı var. Ağaç yapraklarından ve çimenlerden yansıyan yeşil dalga boylarında görüldüğü gibi, güneş ışığında bol miktarda bulunur. Du ve meslektaşları, manyetometrelerini çalıştırmak ve güneş ışığını yeterince toplamak için, lazeri 15 santimetre çapında bir mercekle değiştirdiler. Daha sonra yeşil dışındaki tüm renkleri yok etmek için ışığı filtrelediler ve nitrojen atomlu kusurlu bir elmasa odakladılar. Sonuç, tıpkı lazer donanımlı manyetometrelerin yaptığı gibi manyetik alan kuvvetlerini ortaya çıkaran kırmızı floresandır.

A prototype lens filters out green light from sunlight onto a diamond-based sensor below.
Bir kuantum cihazındaki elmas tabanlı sensör üzerinde parlayan yeşil renkli ışık, manyetik alanları ölçmek için kullanılabilir. Bu prototipte, bir mercek (üstte), yalnızca yeşil dalga boylarında ışık bırakacak şekilde filtrelenen güneş ışığını toplar. Bu yeşil ışık, geleneksel kuantum cihazlarının dayandığı güce aç lazerlerin yarattığı ışığa çevre dostu bir alternatif sunuyor. YUNBİN ZHU/ÇİN BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ

Güneş pilleri ışık toplayıp elektrik ürettiğinde olduğu gibi, enerjiyi bir türden diğerine değiştirmek, doğası gereği verimsiz bir süreçtir. Araştırmacılar, lazerleri çalıştırmak için güneş ışığının elektriğe dönüştürülmesinden kaçınmanın, yaklaşımlarını lazerlere güç veren güneş pilleriyle mümkün olandan üç kat daha verimli hale getirdiğini iddia ediyor.

Oxford Üniversitesi’nde çalışmaya dahil olmayan bir fizikçi olan Yen-Hung Lin, “Güneş araştırmalarını kuantum teknolojilerine bağlayan başka hiçbir rapor görmedim” diyor. “Bu keşfedilmemiş yöne bir ilgi kıvılcımını ateşleyebilir ve enerji alanında daha fazla disiplinlerarası araştırma görebiliriz.”

Araştırmacılar, elektrik alanları veya basınç gibi diğer şeylere duyarlı kuantum cihazlarının da güneş ışığına dayalı yaklaşımdan faydalanabileceğini söylüyor. Özellikle, uzay tabanlı kuantum teknolojisi, kuantum sensörleri için uyarlanmış ışık sağlamak için Dünya atmosferinin dışında bulunan yoğun güneş ışığını kullanabilir. Kuantum sensörlerinin kullanmadığı dalga boylarında kalan ışık, elektroniği kuantum sinyallerini işlemek için çalıştıran güneş pillerine havale edilebilir.

Güneş ışığına dayalı manyetometre, kuantum ve çevresel açıdan sürdürülebilir teknolojinin kaynaşmasında sadece ilk adımdır. Du, “Mevcut durumda, bu cihaz öncelikle gelişim amaçlıdır” diyor. “Cihazların pratik amaçlar için kullanılmasını bekliyoruz. Ama yapılacak çok iş var.”

Yazan: İlknur YEŞİLYURT

Referans

Zhu ve ark. Güneş ışığına dayalı kuantum manyetometrisi. Fiziksel İnceleme X Enerji, basında, 2022.

James R. Riordon. This environmentally friendly quantum sensor runs on sunlight. Science News. 2022.

YouTube Kanalımız

İlknur Yeşilyurt hakkında 150 makale
Biyoteknolog ve Moleküler biyolog. Astronomi, yeşil enerji, genetik, nanoteknoloji, biyosensörler ve biyoçözünürlük/biyouyumluluk konularına meraklı. Bilim ve kitap tutkunu.

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*