استخراج انرژی‌های مفید از نویزهای محیطی
محققان آلمانی و اسپانیایی با استفاده از پدیده‌ای به نام رزونانس تصادفی موفق به استخراج انرژی مفید از نویزهای محیطی شدند.
به گزارش پایگاه فراخوانهای علمی پژوهشی کشور (callforpapers.ir) یک مولکول هیدروژن به تنهایی برای به حرکت درآوردن جسمی با جرمی بیشتر از خود مولکول هیدروژن بکار گرفته شد.
آزمایشات انجام گرفته شامل بکارگیری نوک یک میکروسکوپ نیروی اتمی نصب شده بر روی پایه ارتجاعی فنرمانند است که با استفاده از نویزهای محیطی ماشین‌های نانومتری یا حتی بزرگتر را بکار می‌اندازد.
رزونانس تصادفی یا اتفاقی در سیستم‌های پیچیده بویژه در موجودات زنده بعنوان پمپاژکننده انرژی بسیار شناخته شده است. این پدیده سیگنال‌های دوره‌ای ضعیف را با استفاده از سیگنال‌های نویز در محیط اطراف که ناشی از نوسانات اتفاقی در سیستم است، تقویت می‌کند. این نوسانات که در همه جا یافت می‌شوند، می‌توانند از تغییرات دما یا حرکت الکترون‌ها و فوتون‌ها ناشی شوند.
دانشمندان درصددند تا این قابلیت در طبیعت را برای جمع‌آوری انرژی از نویزهای اتفاقی مشابه‌سازی کنند. در حال حاضر «خوزه پاسکواِل» و همکارانش در دانشگاه Freie برلین و CIC nanoGUNE سن سباستین برای دستیابی به این هدف گام‌هایی رو به جلو برداشته‌اند و نشان داده‌اند که حرکات تصادفی یک مولکول در حال لرزش هیدروژن می‌تواند برای به حرکت در آوردن یک پایه مکانیکی استفاده شود.
مولکولی که در حال حرکت تصادفی است، حین نزدیک شدن به نوک (رنگ قرمز) تمایل به صرف زمان بیشتری را در فشار دادن نوک به بالا نشان می‌دهد. در حالتی که نوک بالاتر قرار گرفته است، مولکول نویز با تغییر به وضعیت دیگر (رنگ آبی) نوک را تحت اثر کمتری قرار می‌دهد. این تغییرات دوره‌ای نیرو روی نوک حرکت آن را سبب خواهد شد.
این محققان از حسگر یک میکروسکوپ نیروی اتمی بصورت یک نوک نصب شده روی پایه فنرمانند ارتجاعی کوارتز استفاده کردند. سپس یک مولکول هیدروژن را بین نوک و صفحه مسی قرار داده و ولتاژ ناچیزی (در حدود 0.1V) بین نوک و صفحه اعمال کردند. این ولتاژ ناچیز سبب می‌شود که اتم هیدروژن بصورت تصادفی بین دو موقعیت تغییر مکان داده و متعاقبا پایه شروع به نوسان کند.
«پاسکواِل» در این رابطه گفت: ما بر این باوریم که پایه به علت رزونانس تصادفی ناشی از حرکت مداوم و تصادفی اتم هیدروژن و حرکت تناوبی نوسانگر مکانیکی برای تشدید انتقال انرژی از مولکول به پایه به حرکت درمی‌آید. حرکت تصادفی مولکول هیدروژن بطور فزاینده‌ای نیروهایی در مقیاس نانو به نوک میکروسکوپ وارد کرده و آن را به نوسان وادار می‌کند.
وی همچنین افزود: در تحقیق حاضر مولکول هیدروژن به واسطه ولتاژ الکتریکی به حرکت در آمده، ولی در حال حاضر نمی‌توان گفت که این حرکت نمی‌تواند ناشی از سایر منابع انرژی نظیر نور باشد. مشاهدات این گروه تحقیقاتی می‌تواند برای طراحی موتورهای مولکولی مورد استفاده واقع شود.
این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.