University of Michigan har framgångsrikt demonstrerat "laddningssepareringseffekten, "förutspådde för mer än ett decennium sedan, som har en viktig potential för direkt konvertering av ljus till elektricitet utan de termodynamiska förluster som är typiska för solcellsteknik (solceller). Resultaten förväntas bli viktiga för framtida utveckling inom ultrasnabb växling, nanofotonik, och olinjär optik också.

"I över 150 år sedan Maxwells ekvationer först formulerades har ingen trott att effekter som möjliggörs av ljusets magnetiska kraft var möjliga vid låg intensitet, "säger professor Stephen Rand, Direktör för Center for Dynamic Magneto-optics (DYNAMO), som ledde multiinstitutionsteamet som bidrog till denna forskning.

Enligt Rand, den nya forskningen motsäger inte Maxwells ekvationer, men den förlitar sig på en annan uppsättning antaganden än de traditionella argumenten angående magnetiska effekter som är baserade på mobilavgifter.

"I ledande media, med relativistiska intensiteter, de elektriska och magnetiska komponenterna i det optiska fältet blir så starka att de börjar flytta laddningarna med ljusets hastighet och avböjer rörelsen för att orsaka magnetiska effekter, "Säger Rand." Men vi undrade vad som skulle hända om du ställer ledningsströmmen lika med noll, stoppa det faktiska flödet av avgifter? Resultatet vi fann var helt annorlunda än historiska argument, visar att magnetism kan vara lika stor som det elektriska svaret i närvaro av svaga drivfält vid mycket höga frekvenser. "

De resulterande magnetiska effekterna i isolatorer som genereras av ljus med låg intensitet är en miljon gånger starkare än tidigare förväntat. Under dessa omständigheter, ljusets magnetiska kraft utvecklar en styrka som motsvarar ljusets (vanligtvis dominerande) elektriska kraft. Detta tyder på att magneto-elektriska interaktioner kan stödja direkt omvandling av solljus till elektrisk energi, som leder till en ny typ av solenergikälla utan halvledare och utan absorption för att producera laddningsseparation. Detta kan hjälpa till att revolutionera utvecklingen av ren energi eftersom teoretiskt sett kan processen vara över 95% effektiv, och det är särskilt relevant för rymdindustrin.

"Detta kan vara en oerhört användbar teknik för energiomvandling i rymden, eftersom det inte kräver distribution av kilometerstora solceller som är mottagliga för distorsion under termisk belastning och själva processen producerar försumbar värme. Laddningssepareringseffekten är ett olinjärt svar som finns i helt naturliga optiska material som svarar lika bra på koherent eller osammanhängande ljus och undviker bildning av spillvärme, "Rand säger." Detta kan hjälpa till att återuppliva djupa rymduppdrag eller stationer på Mars som tar slut på ström och kan få energi från ett rymdskepp i krets. Tänk dig att kunna överföra energi i en spetsstråle till en specifik punkt och sedan använda en optisk kondensator för att omvandla ljuset effektivt till laddningsseparation och lagrad energi. "

Forskningen, "Observation av magneto-elektrisk rättelse vid icke-relativistiska intensiteter, "publicerades i Naturkommunikation .