ابداع روش جالبی برای امکان ذخیره و آزادسازی امواج مکانیکی بدون اتلاف انرژی

ابداع روش جالبی برای امکان ذخیره و آزادسازی امواج مکانیکی بدون اتلاف انرژی

امواج صوتی و نوری، بنیان انتقال انرژی و سیگنال بوده و در نتیجه پایه‌ی بنیادی‌ترین فناوری‌های ما هستند،‌ از گوشی‌های همراه گرفته تا موتورها. با این حال، دانشمندان مجبورند روشی ابداع کنند که به آن‌ها امکان دهد یک موج را برای یک دوره‌ی نامعین زمانی، بدون تغییر و دست‌نخورده ذخیره کنند و سپس آن را به سوی یک مکان مطلوب روی یک الماس، هدایت کنند. چنین روشی می‌تواند دستکاری امواج را برای طیف وسیعی از کاربردها‌ی مورد نظر، مانند برداشت انرژی، محاسبات کوانتومی و ذخیره‌ی اطلاعات، به طور قابل توجهی سهولت ببخشد.

گروهی از محققان در پژوهشی که به تازگی در مجله‌ی Science Advances منتشر شده، به طور تجربی نشان داده‌اند که می‌توان یک موج را به صورت بهره‌ور و بدون اینکه تغییری در آن رخ دهد، به دام انداخت، ذخیره کرد و سپس به سوی یک مکان خاص هدایت نمود. محققان می‌گویند:

آزمایش ما ثابت می‌کند که اشکال غیر رایج برانگیختگی، فرصت‌های جدیدی را برای بدست آوردن کنترل انتشار و پراکندگی موج به وجود می‌آورند. با تنظیم دقیق وابستگی زمانی برانگیختگی، می‌توان موج را فریب داد تا به طور بهره‌وری در یک حفره ذخیره شود و سپس آن را روی الماس و به سوی مسیر مورد نظر آزاد کرد.

دانشمندان برای دستیابی به هدفشان، مجبور بودند راهی برای تغییر برهمکنش بنیادی بین امواج و مواد طراحی کنند. وقتی یک موج نوری یا صوتی به یک مانع برخورد می‌کند، به طور جزیی جذب یا منعکس یا پراکنده می‌شود. فرایند جذب مستلزم تبدیل سریع موج به گرما یا سایر اشکال انرژی است. موادی که نمی‌توانند امواج را جذب کنند، فقط آن‌ها را منعکس یا پراکنده می‌کنند. هدف محققان آن بود که راهی برای تقلید فرایند جذب بدون تبدیل موج به سایر اشکال انرژی پیدا کرده و در عوض آن را در مواد ذخیره کنند. این مفهوم ، دو سال پیش به طور نظری توسط گروه ASRC معرفی شد که به نام جذب مجازی همدوس (coherent virtual absorption) شناخته می‌شود.

محققان برای اثبات نظریه خود، استدلال کردند که باید تحول زمانی امواج را به گونه‌ای تنظیم می‌کردند که وقتی در تماس با مواد غیرجاذب قرار می‌گرفتند، منعکس و‌ پراکنده نشده یا عبور نکنند. این امر، از فرار موج موثر بر ساختار، جلوگیری می‌کرد و آن را به طور بهره‌وری که گویی در حال جذب شدن است، به دام می‌انداخت. سپس موج ذخیره شده می‌توانست روی الماس آزاد شود.

محققان در طول آزمایش خود، دو موج مکانیکی در حال حرکت در جهات مخالف در طول یک میله‌ی موج‌بر فولادی کربن که شامل یک حفره بود را منتشر کردند. تغییرات زمانی هر موج برای اطمینان از اینکه حفره، تمام انرژی را حفظ می‌کند، به دقت کنترل شد. سپس آن‌ها با توقف برانگیختگی یکی از امواج توانستند آزادسازی انرژی ذخیره شده را کنترل کنند و آن را به سوی جهت مورد نظر روی الماس بفرستند. محققان می‌گویند:

اگرچه ما این آزمایش اثبات مفهوم را با استفاده از امواج کشسان در حال حرکت در یک ماده‌ی جامد انجام دادیم، اما یافته‌های ما برای امواج رادیویی و نوری نیز، قابل کاربرد است که این امر، چشم‌اندازهای هیجان‌انگیزی برای برداشت بهره‌ور انرژی، انتقال بی‌سیم توان و به طور عمومی کنترل بهبودیافته‌ی انتشار موج پیشنهاد می‌دهد.


مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: sciencedaily
كلمات كليدي :
ذخیره سازی امواج مکانیکی , آزادسازی امواج مکانیکی
 
امتیاز دهی