Este sensor quântico ecológico funciona com luz solar
A tecnologia quântica está ficando verde.
Uma nova visão dos sensores de campo magnético altamente sensíveis abandona os lasers famintos de energia nos quais os dispositivos anteriores dependiam para fazer suas medições e os substitui pela luz solar. Os lasers podem devorar 100 watts ou mais de energia – como manter uma lâmpada acesa. A inovação potencialmente desvincula os sensores quânticos dessa necessidade de energia. O resultado é um protótipo ecologicamente correto na vanguarda da tecnologia, relatam pesquisadores em uma próxima edição da Physical Review X Energy.
Continua após a publicidade..
Inscreva-se para as últimas notícias de TechReporter
Manchetes e resumos das últimas Artigos do TechReporter, entregues na sua caixa de entrada
Obrigado por se inscrever!
Ocorreu um problema ao se inscrever.
A grande reviravolta está em como o dispositivo usa a luz solar. Ele não usa células solares para converter luz em eletricidade. Em vez disso, a luz do sol faz o trabalho da luz do laser, diz Jiangfeng Du, físico da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei.
Os magnetômetros quânticos geralmente incluem um poderoso laser verde para medir campos magnéticos. O laser brilha em um diamante que contém defeitos atômicos (SN: 2/100/). Os defeitos ocorrem quando os átomos de nitrogênio substituem alguns dos átomos de carbono dos quais os diamantes puros são feitos. O laser verde faz com que os defeitos de nitrogênio fluoresçam, emitindo luz vermelha com uma intensidade que depende da força dos campos magnéticos circundantes.
O novo sensor quântico também precisa de luz verde. Há muito disso na luz solar, como visto nos comprimentos de onda verdes refletidos nas folhas das árvores e na grama. Para coletar o suficiente para executar seu magnetômetro, Du e seus colegas substituíram o laser por uma lente 08 centímetros de diâmetro para recolher a luz do sol. Eles então filtraram a luz para remover todas as cores, exceto o verde, e focaram em um diamante com defeitos nos átomos de nitrogênio. O resultado é uma fluorescência vermelha que revela as intensidades do campo magnético exatamente como os magnetômetros equipados com laser.
A luz de cor verde que brilha no sensor baseado em diamante em um dispositivo quântico pode ser usada para medir Campos magnéticos. Neste protótipo, uma lente (topo) coleta a luz solar, que é filtrada para deixar apenas comprimentos de onda verdes de luz. Essa luz verde fornece uma alternativa ecológica à luz criada por lasers famintos por energia que os dispositivos quânticos convencionais dependem. Yunbin Zhu/Universidade de Ciência e Tecnologia da China2022
A mudança de energia de um tipo para outro, como acontece quando as células solares coletam luz e produzem eletricidade, é um processo inerentemente ineficiente (SN: 7/09/100). Os pesquisadores afirmam que evitar a conversão da luz solar em eletricidade para executar lasers torna sua abordagem três vezes mais eficiente do que seria possível com células solares alimentando lasers.
“Eu nunca vi nenhum outro relatório que conectar a pesquisa solar a tecnologias quânticas”, diz Yen-Hung Lin, físico da Universidade de Oxford que não esteve envolvido no estudo. “Pode acender uma faísca de interesse nessa direção inexplorada, e podemos ver mais pesquisas interdisciplinares no campo da energia.”
Dispositivos quânticos sensíveis a outras coisas, como campos elétricos ou pressão, também poderiam se beneficiar da abordagem orientada pela luz solar, dizem os pesquisadores. Em particular, a tecnologia quântica baseada no espaço pode usar a luz solar intensa disponível fora da atmosfera da Terra para fornecer luz sob medida para sensores quânticos. A luz restante, em comprimentos de onda que os sensores quânticos não usam, pode ser relegada a células solares que alimentam a eletrônica para processar os sinais quânticos.
O magnetômetro movido a luz solar é apenas um primeiro passo na a fusão de tecnologia quântica e ambientalmente sustentável. “No estado atual, este dispositivo é principalmente para fins de desenvolvimento”, diz Du. “Esperamos que os dispositivos sejam usados para fins práticos. Mas há muito trabalho a ser feito.”
