Folyadékká alakítható a fény – A folyékony fény lehetséges alkalmazásai

feny

Mit tegyünk, ha a számítógép processzora csak -200 °C alatt tud működni?

Nos, ez a helyzet szinte minden kvantumszámítógép esetében, mivel a hő hajlamos hibákat okozni a kvantum számítástechnikában használt qubitekben. A legújabb kutatások azonban megoldást kínálnak azáltal, hogy a folyadékká alakítható fény lehetővé teszi a kvantumszámítógépek szobahőmérsékletének működését, akárcsak a laptopok működését. És nem ez az egyetlen lehetetlennek tűnő probléma, amelyet a folyékony fény megoldhat.

Eddig a fényt mindig hullámnak vagy fotonfolyamnak tekintették, és még mindig vannak olyan új felfedezések, amelyek a fény ismert hullám és részecske természetén túl új tulajdonságokat tárnak fel. Ennek ellenére a szobahőmérsékleten folyékony formában létező fényenergia úttörő felfedezésnek bizonyulhat, talán egy napon átalakítja az energiaszektort, vagy akár megváltoztathatja a jövő technológiájának felfogását.

Majdnem egy évszázaddal az indiai zseni Satyendra Nath Bose felfedezése után egy 130 nanométer vastag szerves molekulákból álló ultravékony filmréteg, két tükör és egy lézer alkalmazásával valóra vált az örökké kavargó, szuperfolyadékká alakított fény, amely a kvantumszámítógépektől az energiatárolásig rengeteg problémát megoldhat.

feny1

A húszas évek elején Satyendra Nath Bose indiai fizikus elküldte egy tanulmányát Albert Einsteinnek. Ebben a feketetest sugárzásra vonatkozó Planck-törvényt úgy vezette le, hogy a fényt fotonokból álló gázként kezelte. Einstein kiterjesztette Bose elméletét, és azt az előrejelzést adta, hogy abszolút nulla fokra hűtve a részecskék a legalacsonyabb kvantumállapotba kerülnek, és ez az anyag egy új formáját eredményezi, amely nem a klasszikus fizika, hanem a kvantumfizika törvényei szerint viselkedik.

Ezt az anyagot Bose–Einstein-kondenzációnak nevezzük, és jellemzően szupravezető és szuperfolyékony tulajdonságai vannak (például zéró kinetikus ellenállása miatt ha felkavarják, örökké kavarog).

A kanadai Polytechnique Montréal és az olasz CNR Nanotechnológiai Intézet közös kísérletében azonban nem volt szükség különleges hűtő apparátusra.

11629-energymolek

Hogyan létezhet folyékony fény szobahőmérsékleten?

A kanadai Polytechnique Montréal és az olasz CNR Nanotechnológiai Intézet kutatóinak egy csoportja összefogott egy kísérletben amely bebizonyította, hogy a fény szobahőmérsékleten szuperfolyékony állapotot tud elérni. Korábbi tanulmányok már megerősítették a fény szuperfolyadékként való létezésének lehetőségét, de minden korábbi kísérletben az abszolút nullához közeli ultraalacsony hőmérsékletet kellett alkalmazni ahhoz, hogy a fotonokat elég erősen összekapcsolják ahhoz, hogy molekulaként viselkedjenek, és szuperfolyadékká alakuljanak.

A polaritonok létrehozása komoly felszerelést és nanoméretű tervezést igényelt. A tudósok egy 130 nanométer vastag szerves molekulákból álló ultravékony filmréteget helyeztek el két tükör közé, és 35 femtoszekundumos (10-15 másodperces) lézerimpulzussal felrobbantották. Ez az intenzív fény-anyag kölcsönhatás szuperfolyadék képződéséhez vezetett.

“Munkánkban az a rendkívüli megfigyelés, hogy bebizonyítottuk, a szuperfolyékonyság szobahőmérsékleten, környezeti körülmények között is előfordulhat, polaritonoknak nevezett könnyű anyagrészecskék segítségével.” – mondta Daniele Sanvitto, a CNR Nanotec kutatója

Hozzáteszik továbbá, hogy “Ily módon kombinálhatjuk a fotonok tulajdonságait, például fényeffektív tömegüket és nagy sebességüket a molekulákon belüli elektronok miatti erős kölcsönhatásokkal. Normál körülmények között, amikor a folyadék áramlik, hullámokat és örvényeket okoz – de nem ez a helyzet a szuperfolyadék esetében. Szuperfolyadékban ez a turbulencia elnyomódik az akadályok körül, így az áramlás változatlanul folytatja útját.”

Ahogy az alábbi képeken látható, a polaritonok áramlásában olyan zavarok jönnek létre normál körülmények között, mint a hullámok esetében, de az alsó képen a szuperfolyadéknál másképp viselkedik. Speciális körülmények között a fény folyadékként is működhet, és lényegében képes a tárgyak körül áramlani.

feny2

Fotó: Politechnique Montréal

A folyékony fény lehetséges alkalmazásai.

A folyékony fény szobahőmérsékleten történő előállítása érdekes fejleményeket ígér az elektronika, az egészségügy, az adattudomány és sok más területen:

– Kétévente duplázódik meg a tranzisztorok száma egy chipen. (Moore-törvényként is ismert). Ez a növekedés szükséges a gyors adatátvitelhez szükséges megnövekedett sebesség iránti növekvő igények kielégítéséhez. 2016-ban a Cambridge-i Egyetem kutatói létrehoztak egy polariton kapcsolót, amely nagy sebességgel képes elektro-optikai jeleket vezetni. Ez a folyékony fény alapú eszköz képes legyőzni a jelenlegi tranzisztor chipek fizikai és műszaki korlátait.

– A 2018 szeptemberében publikált “A szuperfolyékony sötét anyag baryon-fonon kapcsolódású fenomenológiai következményei” című kutatási tanulmány azt feltételezi, hogy a sötét anyag (az univerzumban az anyag 85%-a sötét anyag) szintén szuperfolyékony. Ha ez az elmélet bebizonyosodik, akkor fennáll annak a lehetősége, hogy a folyékony fénnyel (amely szintén szuperfolyadék) kapcsolatos további kutatások javíthatják a sötét anyag és a sötét energia megértését.

– Lehetőség van a folyékony fény későbbi felhasználásra történő tárolására, ennek óriási felhasználási területei lennének, mert jelenleg az elektromos áramot nem lehet könnyen nagy mennyiségben tárolni. A villamos energiát folyamatosan kell termelni – és felhasználni, ami korlátozó tényező a fenntarthatóbb energiarendszer kialakításában. Ezért az elektromos energia szobahőmérsékleten történő tárolásának képessége felbecsülhetetlen értékű lehet a fenntarthatóbb energiaforrások fejlesztésében.

– A CNR Institute és a Polytechnique Montréal kutatói azt is javasolják, hogy a folyékony fénytechnológia a lézeralapú berendezések, számítógépek, napelemek és LED alapú elektronikai készülékek fejlettebb és hatékonyabb változatainak kifejlesztéséhez vezethet.

energytizenhat

A kvantumstatisztikától a kvantumszámítógépekig a BEC-kel és a folyékony fénnyel kapcsolatos ismereteink nagy utat jártak be.

De vajon ez a töltött szuperfolyadék valaha is hatékony és általános megoldássá válik energiaszükségleteink kielégítésére? A válasz a jövőben rejlik.
Forrás: Interesting Engineering

Köszönjük szépen a figyelmet, reméljük érdekes volt számodra pár információ.
Látogasd meg ezt a további néhány oldalt is! 

dim8

water4

place19

2022-ben kezdi meg a működését az első olyan gyár a világon ahol vízzel égetik el a műanyagot és bármilyen műanyagot újra tudnak hasznosítani. A szuperkritikus vízzel kezelt műanyagokat olajjá és kémiai anyagokká bontják le, az így kapott alapanyagból pedig akárhányszor lehet újra minőségi műanyagot gyártani.

De valójában mi is az a szuperkritikus víz?

Szuperkritikusnak az anyagnak azt az állapotát nevezzük, ahol bizonyos hőmérséklet és nyomás hatására a három halmazállapot találkozik, ekkor az anyag olyan módon kezd viselkedni, amely egyébként egyik halmazállapotra sem lenne teljesen jellemző. A víz 374 Celsius fokos hőmérséklet környékén (vagy fölötte) és 220 bar nyomáson válik szuperkritikussá. Ilyenkor lényegében folyékony gáznak felel meg, vagyis összenyomtató, de folyadékként viselkedik.

Ebben a halmazállapotban a víz képes rá, hogy a vele találkozó anyagok szerkezetét felbontsa, melyek ezután elégnek, de káros melléktermékek nélkül.

 SZUPERKRITIKUS VÍZ – A VÉGSŐ MEGOLDÁS

dim4

Coming soon the robot marketing and 3D Internet, hologram shops, robots, cyborgs, responsive tech and wacky self-moulding objects, and life after AI…

94c1b-robotkek

gombt

kobot4

Mesterséges intelligencia

Mesterséges intelligenciának (MI vagy AI – az angol Artificial Intelligence-ből) egy gép, program vagy mesterségesen létrehozott tudat által megnyilvánuló intelligenciát nevezzük.

Technológia szingularitás

Technológiai szingularitásnak nevezzük azt a közeli jövőben bekövetkező eseményt amikor az emberfeletti  intelligencia megjelenése miatt a technológiai fejlődés és a társadalmi változások felgyorsulnak, olyan módon és sebességgel változtatva meg a környezetet, amit a szingularitás előtt élők képtelenek felfogni vagy megbízhatóan megjósolni.

3D nyomtatás szerves és szervetlen anyagokból 

Az új eljárás villámgyors, főleg a sok órát is igénybe vevő réteges technológiához képest: egy két centis szobor (Rodin Gondolkodójának mása) például mindössze egy perc alatt elkészül.

Robot evolúció

Két évvel azután, hogy a mesterséges intelligenciák elérik  majd az ember színvonalát, a sebességük megduplázódik. A második év után azonban a megnövelt számítási teljesítménnyel rendelkező gépeknek fele ennyi idő (egy év) is elég lesz az újabb duplázáshoz, a rákövetkező gépgenerációnak pedig szintén ennek a fele (fél év), és így tovább.

Új technológiák amelyek teljesen átalakítják a gyártást a bolygón – III. Ipari Forradalomd

gombh

Enel X - POWERING UP NEW OPPORTUNITIES

The mission of Enel X is to provide innovative technological solutions to help businesses, cities and people around the world to create New Value by changing the paradigms of the energy industry

Enel X – Powering Up New Opportunities

gömb

planet5

Save the Planet Earth!  Business Opportunity | Innovations & Future Technology

Renewable Energy – Water Management – Cleantech – Ecosystem – Biogas and Biofuels – Projects – Innovative Technologies

gombhat
cropped-c682a-ship6

NATURE IS BEAUTY
BEAUTY IS NATURE
WE ARE ENGINEERS
BUT WHO ENGINEERED US?

再見 * Goodbye  *  Adiós * Au revoir  * Adeus * Auf Wiedersehen * До свидания * Arrivederci  * さようなら * Güle güle * Selamat tinggal *  नमस्ते  * Totsiens * Αντίο *  معالسلامة  * Tot ziens * Adiaŭ * Kwaheri * Do widzenia * Viszontlátásra *

 THANK YOU FOR VIEWING!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s