Des physiciens du Trinity College Dublin pensent que de nouvelles idées sur le comportement de la lumière pourraient offrir un nouveau moyen de résoudre l’un des plus anciens défis scientifiques : comment transformer la chaleur en énergie utile.
Leur bond théorique en avant, qui va maintenant être testé en laboratoire, pourrait influencer le développement de dispositifs spécialisés qui, en fin de compte, augmenteraient la quantité d’énergie que nous pouvons capter de la lumière du soleil (et des lampes et LED) pour ensuite la réutiliser pour effectuer des tâches utiles.
Ce travail, financé par Research Ireland, vient d’être publié dans la revue internationale, Physical Review A.
Lorsque les photons (particules de lumière) sont piégés dans des dispositifs optiques microscopiques, ils peuvent subir une forme de condensation, où ils se comportent collectivement plutôt que comme des particules indépendantes. En pratique, cela concentre l’énergie lumineuse en un petit faisceau intense d’une seule couleur très pure, similaire à la sortie d’un laser.
Ce phénomène a été observé dans des expériences, mais uniquement lorsque l’énergie d’entrée est déjà sous la forme concentrée fournie par un laser. Mais maintenant, grâce à la nouvelle analyse théorique, les physiciens pensent qu’il peut être réalisé en utilisant l’énergie d’entrée sous une forme diffuse, comme celle fournie facilement par la lumière du soleil, les lampes ou les LED.
Paul Eastham, Naughton Associate Professor, School of Physics, Trinity, est l’auteur principal de l’étude. Il a déclaré : « Nous avons modélisé le comportement des dispositifs qui piègent la lumière dans une petite région de l’espace et avons constaté que ce comportement est lié aux propriétés générales des moteurs thermiques : des machines qui convertissent l’énergie désorganisée, que nous les physiciens appelons « chaleur », en une forme utile, que nous appelons « travail ». »
« De cette façon, les mêmes lois qui limitent les machines à vapeur et les centrales électriques déterminent si les photons se condensent ou non. Au-delà de l’attrait conceptuel de ce travail, nous pensons qu’il pourrait influencer le développement de dispositifs optiques qui reposent sur le canalage du flux d’énergie lumineuse au niveau quantique, des cellules solaires aux moteurs microscopiques alimentés par le rayonnement. »
Luísa Toledo Tude, School of Physics, Trinity, première auteure de la recherche, a ajouté : « L’objectif principal de tels dispositifs optiques serait de produire de l’énergie « utile », qui sortirait sous forme de lumière semblable à un laser. En termes relatifs, il est facile de la convertir en d’autres formes, et toute application consisterait à le faire. Par exemple, il pourrait être possible de combiner un tel dispositif avec des cellules solaires pour augmenter la quantité d’énergie électrique qu’elles capturent de la lumière du soleil. »
« Parce que la prochaine étape est de tester la théorie en laboratoire, nous devons être prudents et ne pas trop spéculer à ce stade, mais bien sûr, il est excitant de penser que ce travail pourrait un jour nous aider à augmenter la quantité d’énergie utile que nous pouvons capter des sources lumineuses et ensuite l’utiliser pour alimenter les millions de choses dont nous en avons besoin. »
Journal : Physical Review A – DOI : Lien vers l’étude
Source : Trinity College Dublin
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