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点赞 | 30年努力终有回报,多大物理教授荣获最高科学奖

Wen 发布日期 2周前
应对气候变化有望了!

你听说过捕获光吗?

萨吉夫·约翰(Sajeev John)是多伦多大学的理论物理学家和教授,并在今年获得了加拿大Gerhard Herzberg 科学和工程金奖,这是加拿大最负盛名的科学奖项,其中当然包括增加研究经费。

 

Gerhard Herzberg 奖章是以 1971 年获得诺贝尔化学奖的加拿大物理学家命名的,由加拿大自然科学和工程研究委员会颁发。获奖者的研究资金将在五年内得到提升,总共加起来高达 100 万加元

 

约翰在 1984 年作为哈佛大学当时的博士生时首次提出了捕获光线的概念。他在 30 多年前首次想到的光捕获技术现如今已被用于制造光纤包括医学中使用的激光器。几十年后的今天,他因这一概念而获奖,并致力于如何应用这一想法来革新太阳能技术。

 

“这笔资金对我来说很重要,”他在接受采访时说,”这实际上已经被广泛用于医学治疗的激光手术,用于引导柔性内窥镜的高强度光线[……]来蒸发肿瘤和类似的东西。
 

 

图源:CTV

这项技术可以在未来的超级计算机(supercomputers)中发挥关键作用,但现在由于技术问题和制造成本太高而无法实现。于是约翰把他的注意力转向了光诱捕如何改变太阳能技术,这在目前应对气候变化的问题中可能是至关重要的。

 

 

 

  捕获光是什么意思?

约翰说他在还是学生的时候就有这个想法了,他想知道”光的基本粒子”是否可以被 “某种物质排列 “所困住,就像电子被包含在原子内一样。使得光与其他粒子非常不同的一点是,光也作为一种波长,这是在19世纪60年代首次发现的。

 

约翰说:”没有人真正设想过捕获光波的方法,有些人认为这是不可能的,因为光是纯能量,它的移动速度非常快。而我们的想法是利用这种波的特性-波的干扰,如果波峰遇到波谷,就会出现所谓的建设性干扰,但当波峰遇到波谷,它们就会被抵消”。

 

“因此,我能够从理论上提出一种物质的排列方式——像硅这样的材料,如果你对它进行几何化的塑造,并将这些大块的硅排列成一种周期性的物质,它将导致光在几乎任何它想尝试的方向上与自己发生干涉。

 

捕获光线的基本想法便是他当时的博士论文,但如何捕获光线的想法在 1987 年他在普林斯顿大学担任助理教授时写的一篇论文中得到进一步证实,该论文描述了创造一种可以在与波长相当的范围内捕获光线的材料的理论想法,这种材料被称为光子带隙材料。

 

其他希望对这一理论进行实验的科学家和团体在那时开始对寻找到应用的方法感兴趣。而科学家们仍在为它寻找新的应用,包括约翰在内。

 

 

 

  新的太阳能技术

 

“我目前感兴趣的事情之一是诱捕光线,不是来自激光,而是来自太阳,我们大部分能源的来“约翰说。他目前的项目是设计能够比现有太阳能产品更有效地捕获光线的太阳能电池。

 

他说:”现在太阳光的波长范围非常广泛。因此我们必须捕捉所有这些波,我们希望在一种非常薄的材料中做到这一点,这与标准的太阳能电池板非常不同”。通过引入一种捕获光线的机制,你可以使硅的太阳能电池变得更薄更灵活

 

你可以把它们放在各种不同的表面上——建筑表面, 汽车,甚至是衣服表面。而约翰和他的团队正试图发展成为一种技术的突破口,他们目前已经在进行实验,以测试和完善这一概念。约翰目前在多伦多、澳大利亚和德国都有合作研究者,包括传统太阳能技术方面的专家,他们正在努力使这成为现实。
如果这项技术能按照它的设计工作,那不仅可以改变我们对太阳能的看法,并有可能作为汽车或建筑物的涂层应用。这会使太阳能变得更加普遍,而不仅仅是在几个太阳能农场或几个屋顶上。他还指出,硅在地球上很丰富,而且是无毒的。如果这种方法可行,它可能不再需要传统太阳能电池板中所需要的一些更有害的化学品

 

虽然目前还只是实验进行阶段,但在未来,约翰说他想看看这项技术是否可以用于医学成像,以潜在地帮助更早发现疾病。

 

END

*本文仅代表作者观点,不代表本平台立场。

*信源:CTV

作者:Wen
编辑:头条君
出品:多伦多时间
微信ID:torontonews
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