Дослідники з Мічиганського університету (США) відкрили несподівану властивість світла, на основі якої можуть з'явитися «оптичні батареї» - сонячні елементи без напівпровідників. «Ви можете весь день займатися рівняннями, але так і не помітите цю можливість, - говорить провідний автор дослідження Стівен Ренд. - Нас всіх так вчили. Це дуже дивна взаємодія. Саме тому фізики дотепер не могли її побачити».

Випромінювання володіє електричною та магнітною складовими. Вважалося, що вплив магнітного поля випромінювання настільки слабкий, що ним можна знехтувати. Пан Ренд і його колеги виявили, що при належній інтенсивності, коли світло проходить крізь матеріал, що не проводить електрику, світлове поле здатне створювати магнітний вплив, що у 100 млн раз сильніший, ніж передбачалося раніше. В цих умовах магнітний вплив по своїй силі еквівалентний електричному.

«У нинішніх фотогальванічних елементах світло проникає в матеріал, поглинається і виробляє тепло, - розповідає Ренд. - Тут ми очікуємо одержати дуже низьке теплове навантаження. Енергія запасається в магнітному моменті, а не в поглиненому світлі. Інтенсивну магнетизацію можна викликати інтенсивним випромінюванням, після чого вона стає надзвичайно ємнісним джерелом енергії».

Це стає можливим завдяки нововідкритому різновиду електрооптичної поляризації (або оптичного випрямлення, optical rectification), відзначає співавтор дослідження Вільям Фішер. У звичайних умовах електричне поле випромінювання є причиною розподілу позитивного та негативного зарядів у матеріалі. В результаті виникає різниця потенціалів, аналогічна тій, що існує в батареї. Раніше даний ефект був зареєстрований тільки в кристалічних матеріалах, що володіли певною симетрією.

Ренг і Фішер виявили, що при належних умовах магнітне поле випромінювання здатне створювати оптичне випрямлення і в інших матеріалах. «Зважаючи на все, це магнітне поле починає викривляти електрони С-подібно, і щораз вони потрохи просуваються вперед, - розповідає Фішер. - C-подібний рух заряду приведе до формування і електричного, і магнітного диполя. Якщо нам вдасться створити із цього довгий ряд, ми зможемо отримати величезну напругу і, відповідно, джерело енергії».

Пропускати світло можна крізь скло: воно не проводить електрику. Світло необхідно сфокусувати до інтенсивності 10 МВт/см². Сонячного світла для цього недостатньо, тому ведеться пошук нових матеріалів, які дадуть бажаний ефект при більш низькій інтенсивності. «Ми показали, що некогерентне випромінювання - наприклад, сонячне світло - теоретично має майже ту ж здатність розділяти заряди, що й лазер», - підкреслює Вільям Фішер.

Нова технологія може призвести до появи дешевих сонячних елементів. Дослідники пророкують: якщо знайдуться більш придатні матеріали, ефективність перетворення енергії Сонця в зручну форму складе 10%, що є порівняним із показниками сьогоднішніх панелей.

«Для виробництва сучасних сонячних комірок потрібна особлива обробка напівпровідникових матеріалів, - говорить Фішер. - А нам потрібні всього лише лінзи для фокусування світла та волокно для його направлення. Скло підходить і для того і для іншого. Воно вже виробляється у величезних обсягах і не вимагає складної обробки. Прозора кераміка може виявитися ще кращою».

Результати дослідження опубліковані у виданні Journal of Applied Physics.

За матеріалами: science.compulenta.ru