Son derece hassas manyetik alan sensörlerine yeni bir yaklaşım getiriliyor.Önceki cihazların ölçümlerini yapmak için güce ihtiyacı olan lazerleri güneş ışığıyla değiştiriyor. Lazerler parlak bir ampulün yanmasını sağlamakla eşdeğer olarak 100 watt kadar güç tüketebilir. Yenilik, kuantum sensörlerini bu enerji ihtiyacından potansiyel olarak ayırır. Araştırmacılar, Physical Review X Energy‘nin bir sayısında teknolojinin ön saflarında yer alan çevre dostu bir prototipin üretildiğini bildirdi.
Esas can alıcı nokta 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.Nitrojen atomları saf elmasların yapıldığı bazı karbon atomlarının yerini nitrojen atomları aldığında kusurlar 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.Bu yeşil ışık ağaç yapraklarından ve çimenlerden yansıyan yeşil dalga boylarında görüldüğü üzere güneş ışığında bol miktarda bulunur. Du ve meslektaşları yeterince güneş ışığı toplamak için lazeri 15 santimetre çapında bir mercekle değiştirerek manyetometrelerini çalıştırdılar. Daha sonra yeşil dışındaki tüm renkleri yok etmek için ışığı filtrelediler ve nitrojen atomu kusurlu olan bir elmasa odakladılar. Sonuç tıpkı lazer donanımlı manyetometrelerin yaptığı gibi manyetik alan kuvvetlerini ortaya çıkaran kırmızı floresandır.
Güneş pillerinin ışık toplayıp elektrik üretmesi 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 pilleri ile mümkün olandan üç kat daha verimli hale getirdiğini iddia ediyorlar.
Oxford Üniversitesi’nde çalışmaya dahil olmayan bir fizikçi olan Yen-Hung Lin, “Güneş araştırmalarını kuantum teknolojilerine bağlayan başka hiçbir rapor görmedim” , “Bu keşfedilmemiş yöne bir merak kıvılcımı ateşleyebilir ve enerji alanında daha fazla disiplinlerarası araştırma görebiliriz.” diyor.
Araştırmacılar elektrik alanları veya basınç gibi diğer şeylere duyarlı kuantum cihazlarının da güneş ışığına dayalı yaklaşımdan faydalanabileceğini söylüyor. Özellikle uzay tabanlı kuantum teknolojisi, kuantum sensörlerine göre uyarlanmış ışık sağlamak için Dünya atmosferinin dışında bulunan yoğun güneş ışığını kullanabilir. Kuantum sensörlerinin kullanmadığı dalga boylarında kalan ışık, kuantum sinyallerini işlemek için elektroniğe güç veren 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” , “Cihazların pratik amaçlar için kullanılmasını bekliyoruz. Ama yapılacak çok iş var.” diyor.
Kaynak: “This environmentally friendly quantum sensor runs on sunlight” NewAtlas
