Ученые уничтожили 165-летний закон физики: как это изменит создание электроэнергии

Фото: Getty Images

Физики из Университета штата Пенсильвания сообщили о том, что они разрушили закон Кирхгофа о тепловом излучении, принципа, который был основой тепловой физики в течение 165 лет. Ученые обнаружили самое сильное нарушение принципа взаимности закона и это открытие поможет более эффективно собирать солнечную энергию, чтобы преобразовать ее в электроэнергию, пишет Interesting Engineering.

Закон Кирхгофа, сформулированный в 1860 году, гласит, что способность материала поглощать энергию на определенной длине волны и под определенным углом равна его способности выпускать ее. То есть материалы должны поглощать электромагнитное излучение, волну энергии в форме солнечного света, при заданной длине волны света и угле падения таким образом, что они выпускают это излучение с той же длиной волны и под тем же углом.

Теперь же физики разработали новый материал, который нарушает закон Кирхгофа. Ученые обнаружили, что существует большая разница между уровнем поглощения энергии и уровнем ее выхода.

Физики измерили контраст не взаимности, который составил 0,43, и это значение является разницей между способностью поглощать и выпускать энергию. Если бы материала следовал закону Кирхгофа, то это значение должно было быть равно нулю. При этом данный контраст наблюдался в широком диапазоне длин волн света.

Ученые обнаружили это явление с помощью излучателя, изготовленного из пятислойной тонкой пленки. Каждый слой состоит из немного отличающегося полупроводникового материала, а общая толщина структуры составляет приблизительно два микрометра (0,002 мм). Данная структура поглощает и выпускает тепловое излучение на нескольких длинах волн.

Физики провели измерения с помощью специально изготовленного магнитно-термоэмиссионного спектрофотометра с угловым разрешением. Этот прибор позволил измерить тепловое излучение в условиях большого магнитного поля, что было необходимо для создания сильного невзаимного эффекта в материале.

Ученые говорят, что этот материал можно использовать для более эффективного преобразования солнечной энергии в электроэнергию.

Стандартные солнечные панели должны по закону Кирхгофа выпускать часть поглощенной энергии Солнца обратно. То есть часть энергии теряется. Если использовать излучатели с эффектом не взаимности, то можно будет направить солнечное излучение в другом направлении. Там можно разместить еще одну солнечную панель, которая будет поглощать эту энергию, что увеличит общую эффективность преобразования энергии, говорят физики.

Карпова Рада
Журналист AOinform