Past na světlo. Kredit: TU Wien.

Ať už provozujete fotovoltaiku nebo třeba fotosyntézu, potřebujete absorbovat tolik záření, kolik jenom jde. Zní to jednoduše, ale ve skutečnosti je dost náročné přimět k absorpci tenkou vrstvu materiálu, kterým obvykle podstatná část záření prochází bez povšimnutí.

Ori Katz.

Kredit: Hebrew University.

Tým odborníků rakouské techniky TU Wien a izraelské Hebrew University of Jerusalem přichází s pozoruhodným trikem, díky němuž může i velice tenký materiál absorbovat prakticky veškeré dopadající záření. Postavili „past na světlo“ ze zrcadel a čoček, umístěných kolem tenké vrstvy, co má absorbovat záření.

V této pasti je světelný paprsek nasměrován do kruhu a poté sám na sebe. Paprsky světla v pasti blokují samy sebe a nemohou ji opustit. Světlo doslova nemá cestu k úniku a nezbývá mu nic jiného, než být absorbováno zmíněnou tenkou vrstvou materiálu.

Logo. Kredit: Hebrew University.

Tento postup spojuje „amplifikaci“ světla s jeho „absorpcí“ a je výsledkem efektivní spolupráce mezi oběma zmíněnými týmy. Ori Katz z Hebrew University to vymyslel, Stefan Rotter z TU Wien zpracoval koncept. Ve Vídni pak udělali teoretické výpočty a experiment provedli v laboratoři v Jeruzalémě.

Jak říká Rotter, absorbování záření je pohoda, když jde o pevný objekt. Když jdete v létě ven ve tmavé bundě, tak to rychle zjistíte. Jenomže v mnoha aplikacích jde o absorpci záření velmi tenkou vrstvou materiálu, a to bývá problém. Již dříve se objevila různá řešení, například s využitím soustavy zrcadel. V tomto případě ale zrcadla musejí být zčásti průhledná, což vede k nevyhnutelným ztrátám záření.

Aby tomu zabránili, Katz, Rotter a spol. důmyslně využili vlnové vlastnosti světla. Pomocí interference světelných vln vyrušili všechny zpětné odrazy od zrcadel. Jakmile světlo vstoupí do této pasti, nemá jinou možnost, než tam kroužit, dokud nebude pohlceno příslušným tenkým materiálem. Jak ukázaly pokusy v Jeruzalémě, tento mechanismus nenarušují turbulence ve vzduchu ani výkyvy teplot prostředí. Díky tomu by mohl mít řadu uplatnění, od solární energetiky, přes senzory až po ovládání světlem.

Video: How we can see through skin and around corners | Ori Katz | TEDxTelAvivSalon¨

Literatura

TU Wien 26. 8. 2022.

Science 377: 995–998.