최근 영국 에든버러에 있는 헤리엇-와트 대학(Heriot-Watt University)의 보도 자료에 따르면, 이 대학의 한 팀은 햇빛을 사용하여 레이저를 구동할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 레이저 구동에 사용될 수 있는 지구상에서 가장 풍부한 재생 에너지 중 하나인 햇빛은 산업 발전의 중요한 전환점이 될 미래가 될 것입니다.
광합성 안테나 복합체는 햇빛으로부터 에너지를 수확하고 이를 전자 여기로 변환한 후 중앙에 배치된 H-이량체로 효율적으로 수렴합니다. 여기에서는 밝은 고에너지 상태로 흡수된 후 어둡고 낮은 에너지 상태로 빠르게 이완됩니다. 이 메커니즘은 재방출을 방지하고 |L⟩ 및 |G⟩ 상태 사이의 인구 반전을 허용하여 레이저 생성을 허용합니다.
기존 레이저는 배터리나 그리드의 전기로 구동됩니다. 재생 가능한 전기를 사용하더라도 추가적인 인프라가 필요하며 그 과정에서 항상 에너지 손실이 발생합니다. 화석 연료 대신 햇빛을 사용하여 레이저에 전력을 공급하여 화학 공정을 시작하면 미래에 대한 많은 가능성이 있다고 연구팀은 말합니다.
이전에 New Journal of Physics에 발표된 연구에서 햇빛 구동 레이저의 작동 방식을 설명한 Heriot-Watt Institute for Photonics and Quantum Science의 Erik Gauger 박사는 햇빛이 풍부하지만 수집, 저장 및 관리가 어려운 이유에 대해 이야기했습니다. 얇고 가변적이기 때문에 활용하세요. 자연은 식물이 햇빛, 물, 탄소를 음식과 에너지로 전환하는 광합성을 통해 이를 달성하는 방법을 찾았습니다.
팀은 자연광을 일관된 레이저 빔으로 업그레이드하는 새로운 레이저 시스템을 위한 생체공학 청사진을 설계했습니다. 다른 과학자들이 태양열 레이저에 대한 연구를 시작했지만 지금까지 입증된 것은 여전히 복잡한 시스템과 높은 수준의 냉장이 필요합니다. Gauger 연구팀은 연못과 호수에서 발견되는 광합성 유기체인 보라색 박테리아로 전환하여 연구하고 있었습니다. 새로운 시스템에 대한 영감을 제공합니다.
보라색 박테리아는 고리 모양의 촉수를 가지고 있으며 중간에 햇빛을 화학 에너지로 변환하는 반응 센터가 있습니다. 반응 중심을 제거하고 더 간단한 구조로 교체하는 방법을 찾을 수 있다면 수정된 광합성 구조를 사용하여 주변 조건에서 햇빛을 레이저 빔으로 변환할 수 있다고 Gauge는 말합니다.
특히 이 설계에는 외부 전원이나 크고 복잡한 서라운드 렌즈가 필요하지 않습니다. 완전히 천연 및 유기 성분으로 가볍고 휴대성이 뛰어납니다. 궁극적인 친환경 에너지원이 될 것입니다. 이제 팀에서는 이러한 모든 구성 요소를 사용할 수 있으므로 분자 "레고"를 가지고 놀고 구조를 조립하는 가장 좋은 방법을 찾으면 됩니다.
최종 결과는 여전히 다양한 응용 분야에 사용될 수 있는 저에너지 태양 레이저가 될 수 있다고 Gauger는 말했습니다. 태양광 레이저는 녹색 에너지를 생성하거나 화학 공정을 실현하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 비료 생산과 같은 공정의 탄소 배출량을 해결할 수 있습니다. 태양 에너지 자원을 활용하여 탄소 배출을 줄일 수 있다는 것은 매우 흥미로운 일입니다.
