“ดอกทานตะวัน” ประดิษฐ์ที่โค้งงอ พับ และบิดตัวเองโดยอัตโนมัติเพื่อปรับปริมาณแสงที่ได้รับ อาจเป็นส่วนประกอบสำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์อัจฉริยะแห่งอนาคต อุปกรณ์นี้ทำมาจากคริสตัลโฟโตนิกที่ใช้ไบโอโพลีเมอร์ และนักพัฒนากล่าวว่ารุ่นในอนาคตอาจสามารถติดตามดวงอาทิตย์ผ่านท้องฟ้าได้เช่นเดียวกับดอกทานตะวันจริงผลึกโฟโตนิกเป็นวัสดุที่มีโครงสร้างระดับนาโน
ซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกันไป
ตามระดับความยาวที่คล้ายกับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ การแปรผันเป็นระยะนี้ทำให้เกิด “ช่องว่างแถบโฟโตนิก” ซึ่งส่งผลต่อการแพร่กระจายของโฟตอนผ่านวัสดุ ทำให้แสงที่ความถี่บางช่วงถูกดูดซับ (ซึ่งจะทำให้วัสดุร้อนขึ้น) ในขณะที่ความถี่อื่นๆ จะถูกสะท้อน มุมที่แสงกระทบคริสตัลก็ส่งผลต่อความถี่ที่ดูดซับเช่นกัน
โครงสร้างสองชั้นวัสดุโฟโตนิกที่ออกแบบโดยFiorenzo Omenettoและเพื่อนร่วมงานที่ Tufts University และ Northwestern University ในสหรัฐอเมริกาประกอบด้วยสองชั้น ชั้นบนสุดทำจากฟิล์มใยไหมคล้ายโอปอลเจือด้วยอนุภาคนาโนทองคำที่ดูดซับแสง (AuNPs) ด้านล่างเป็นพอลิเมอร์ที่มีซิลิกอนเป็นพอลิไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS)
ทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Pavia ในอิตาลี ได้เลือกไหมไฟโบรอินเนื่องจากมีความยืดหยุ่นและมีคุณสมบัติทางแสงที่มีแนวโน้มที่ดี รวมทั้งค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) เชิงลบ แบบหลังหมายความว่าไหมไฟโบรอินหดตัวเมื่อถูกความร้อนและขยายตัวเมื่อถูกทำให้เย็นลง ซึ่งแตกต่างจากวัสดุส่วนใหญ่ที่มี CTE เชิงบวกและทำตรงกันข้าม PDMS ที่สำคัญมี CTE เชิงบวกสูงและขยายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อถูกความร้อน ดังนั้น เมื่อผลึกโฟโตนิกที่มีสองชั้นสัมผัสกับแสงเลเซอร์ มันจะโค้งงอเมื่อ PDMS ขยายตัวและชั้นไหมหดตัว
ดัดโค้งด้วยแสงทีมงานทำให้คริสตัลโฟโตนิก
สะท้อนแสงมากขึ้นโดยปรับขนาดของเซลล์ยูนิตภายในคริสตัล Omenetto อธิบายว่าพวกเขาทำสิ่งนี้โดยการสร้างลวดลายในชั้นไหมโดยใช้เทคนิคการพิมพ์หินที่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสกับแสงยูวีหรือการใช้ลายฉลุบนวัสดุแล้วปล่อยให้สัมผัสกับไอน้ำ ด้วยรูปแบบโครงสร้างนาโนเหล่านี้ ชั้นไหมสามารถเพิ่มหรือลดปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนทองคำกับแสงเลเซอร์ได้ ขึ้นอยู่กับมุมที่ลำแสงเลเซอร์กระทบกับแสง
คุณสมบัติการออกแบบเหล่านี้ร่วมกันทำให้วัสดุสามารถงอ พับ และบิดในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับรูปทรงของลวดลายและความยาวคลื่นของลำแสงเลเซอร์ตกกระทบ นอกจากนี้ยังช่วยให้วัสดุสามารถติดตามเส้นทางและมุมของแหล่งกำเนิดแสงได้อีกด้วย นักวิจัยได้สาธิตฟังก์ชันนี้ด้วยการสร้าง “ดอกทานตะวัน” แบบโฟโตนิกด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่รวมเข้ากับชั้นไหมไฟโบรอิน-PDMS อุปกรณ์ที่ได้จะม้วนเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงในขณะที่แหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่ คล้ายกับที่ดอกทานตะวันจริงติดตามดวงอาทิตย์เมื่อด้านต่างๆ ของลำต้นยืดออกในแต่ละช่วงเวลาของวัน
อุปกรณ์ติดตามแสง
Omenetto อธิบายว่าอุปกรณ์ของทีมรักษามุมระหว่างเซลล์สุริยะกับลำแสงเลเซอร์ให้เกือบคงที่ ทำให้ประสิทธิภาพการแปลงแสงเป็นพลังงานของเซลล์สูงสุดในขณะที่เลเซอร์เคลื่อนที่ ระบบไร้สายที่ตอบสนองต่อแสงและเฮลิโอโทรปิก (การติดตามดวงอาทิตย์) ดังกล่าวสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นได้
พลังนาโนของดอกไม้นักวิจัยยังทำกล่องพับเอง
และ “ผีเสื้อ” ที่มีปีกที่เปิดและปิดเพื่อตอบสนองต่อแสง ด้วยผลลัพธ์ที่ได้ซึ่งมีรายละเอียดในNature Communications พวกเขาวางแผนที่จะปรับแอคชู เอ เตอร์ออปโตเมคานิ กส์เพื่อให้ทำงานในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า “เรายังหวังว่าจะผลิตอุปกรณ์ติดตามแสงแดดที่สามารถใช้นอกห้องปฏิบัติการได้” Omenetto บอกกับPhysics World
นักวิจัยใช้กระบวนการหลังการประมวลผลเพื่อชดเชยการเคลื่อนไหวและทำให้เรตินาเรียบ พวกเขายังได้พัฒนาวิธีการประมวลผลข้อมูลแบบใหม่เพื่อเน้นสัญญาณการกระเจิงจากอนุภาค Intralipid ส่วนเกิน เพื่อแยกแยะระหว่างสัญญาณต่าง ๆ พวกเขาใช้เกทตกแต่งสัมพันธ์แบบเลือกสรร
นักวิจัยอธิบาย “แนวคิดหลักคือสัญญาณ OCT ในเนื้อเยื่อคงที่จะค่อยๆ สัมพันธ์กันอย่างช้าๆ เนื่องจากเนื้อเยื่อไม่เคลื่อนที่ “สัญญาณภายในเส้นเลือดจะสัมพันธ์กันอย่างรวดเร็วเนื่องจากเซลล์เม็ดเลือดแดงและอนุภาค Intralipid เคลื่อนที่ผ่าน voxel มีความเร็วค่อนข้างสูง อนุภาค Intralipid ที่ขยายตัวมากเกินไปซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยกระบวนการแพร่ที่ช้ากว่าการไหลเวียนของเลือดจะมีอัตราการตกแต่งที่อยู่ระหว่างสองสิ่งนี้” ดังนั้นพวกเขาจึงคาดหวังว่าจะมีการสังเกตการแผ่ขยายและสัญญาณการแพร่กระจายที่แข็งแกร่งขึ้นรอบ ๆ เรือที่รั่ว
นักวิจัยใช้เวลาในการสแกนระหว่างกันเป็นเวลานานเพื่อเน้นอนุภาคที่กระจายตัวตามรอย พวกเขาสร้างสัญญาณ ExCEL โดยลบสัญญาณ angiogram ของเวลาแล็กที่แตกต่างกัน เพื่อเน้นเฉพาะการรั่วไหลของอัตราการแพร่ที่แตกต่างกันและลบสัญญาณในหลอดเลือด พวกเขายังสร้างโปรไฟล์เชิงลึก แผนที่การรั่วไหล และวิดีโอผ่านที่แสดงการรั่วไหลเมื่อเวลาผ่านไป
คอนทราสต์เอเจนต์ช่วยเพิ่มการมองเห็นของ neovascularizations (หลอดเลือดใหม่) ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในเรตินา สามารถติดตามการรั่วของหลอดเลือดได้เมื่อเวลาผ่านไป โดยผลลัพธ์แสดงให้เห็นสัญญาณ ExCEL ที่เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน ซึ่งมองเห็นได้จากการบานของสัญญาณเป็นวงกลมหรือเป็นทรงกลม ภายหลังการให้คอนทราสต์ นักวิจัยยืนยันการค้นพบนี้โดยให้คะแนนการรั่วไหล 83 ครั้งและควบคุมปริมาณ
นอกเหนือจากการแสดงการรั่วไหลในรูปแบบ 3 มิติ นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าโดยส่วนใหญ่ สัญญาณการรั่วไหลนั้นแยกออกจากสัญญาณ angiogram ซึ่งไม่ใช่กรณีสำหรับวิธีการเรืองแสงแบบเดิม การเข้ารหัสสีและการซ้อนทับของข้อมูลหลอดเลือดและการรั่วไหลเผยให้เห็นว่าหลอดเลือดใดที่รั่วล้อมรอบ
Credit : girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net
