Учёные нашли неожиданный метод конверсии света в ток

Американские физики обнаружили ранее не изученное, но при этом очень мощное взаимодействие света с веществом. Оно открывает путь к принципиально новому типу солнечных батарей без полупроводников.

Один из авторов опыта — Уильям Фишер (William Fisher) — рядом с установкой по демонстрации индуцированного лазером магнетизма (фото с сайта eecs.umich.edu).

Специалисты из университета Мичигана (U-M) установили, что при определённых условиях световое поле может генерировать в материале магнитные эффекты в 100 миллионов раз более сильные, чем ожидалось ранее.

Свет, как известно, обладает электрической и магнитной составляющей. До сих пор учёные считали, что эффекты от магнитного поля настолько слабы, что их можно игнорировать. Но выяснилось, что при интенсивности излучения в 10 миллионов ватт на квадратный сантиметр магнитная компонента способна порождать силы эквивалентные мощному электрическому эффекту, информирует Gizmag.

«Можно смотреть на уравнения движения весь день, и вы не увидите эту возможность, — говорит один из авторов исследования Стивен Рэнд (Stephen Rand). — Мы все учили, что этого не произойдёт. Это очень странное взаимодействие. Вот почему оно игнорировалась на протяжении более чем 100 лет».

По словам физиков, речь идёт о ранее неизвестной разновидности оптического выпрямления (optical rectification).

Магнитная составляющая световых волн вызывает в прозрачном диэлектрике (вроде стекла) С-образные колебания электронов. Это движение формирует магнитные и электрические диполи. А они, при правильных условиях, уже способны разделять заряды и генерировать напряжение.

Конечно, интенсивность света, при которой наблюдается эффект, — очень высока. Но, во-первых, учёные уже ищут материалы, которые демонстрировали бы подобное явление при меньшей яркости лучей, а во-вторых, тот же солнечный свет вполне можно сжимать зеркалами.

При этом принципиально важно, что падающий свет в прозрачном материале практически не поглощается и захватываемая энергия переходит не в тепло, а в магнитный момент. Авторы опыта считают, что преобразователь нового типа (они называют его оптической батареей) почти не будет нагреваться в интенсивном потоке света.

Нынешним летом учёные намерены продемонстрировать на практике выработку тока новым методом, сначала при воздействии лазера, а позднее и солнечного света. Физики посчитали, что, подобрав подходящий материал, можно получить от оптической батареи КПД в 10%. Это не очень много, но зато такая фотоэлектрическая панель окажется гораздо дешевле всех предшественниц, да ещё и несложной в массовом производстве.

Университет занялся патентованием новой технологии. А детали уже проведённой работы раскрывает статья в Applied Physics и пресс-релиз университета.