L'Università del Michigan ha dimostrato con successo "l'effetto di separazione della carica, " predetto oltre un decennio fa, che ha importanti potenzialità per la conversione diretta della luce in elettricità senza le perdite termodinamiche tipiche della tecnologia fotovoltaica (cella solare). I risultati dovrebbero essere importanti per gli sviluppi futuri nella commutazione ultraveloce, nanofotonica, e anche l'ottica non lineare.

"Per oltre 150 anni da quando le equazioni di Maxwell sono state formulate per la prima volta nessuno ha pensato che gli effetti consentiti dalla forza magnetica della luce fossero possibili a basse intensità, "dice il prof. Stephen Rand, Direttore del Centro di Magneto-ottica Dinamica (DYNAMO), che ha guidato il team multi-istituzionale che ha contribuito a questa ricerca.

Secondo Rand, la nuova ricerca non contraddice le equazioni di Maxwell, ma si basa su un diverso insieme di ipotesi rispetto agli argomenti tradizionali sugli effetti magnetici basati sulle tariffe mobili.

"Nei mezzi conduttivi, a intensità relativistiche, le componenti elettriche e magnetiche del campo ottico diventano così forti che iniziano a muovere le cariche alla velocità della luce e deviano il movimento per causare effetti magnetici, " dice Rand. "Ma ci siamo chiesti cosa sarebbe successo se avessi impostato la corrente di conduzione uguale a zero, fermare l'effettivo flusso di cariche? Il risultato che abbiamo trovato era totalmente diverso dagli argomenti storici, dimostrando che il magnetismo potrebbe essere grande quanto la risposta elettrica in presenza di campi pilota deboli a frequenze molto alte."

Gli effetti magnetici risultanti negli isolanti generati dalla luce a bassa intensità sono un milione di volte più forti di quanto previsto in precedenza. In queste circostanze, la forza magnetica della luce sviluppa una forza equivalente alla forza elettrica (solitamente dominante) della luce. Ciò suggerisce che le interazioni magneto-elettriche potrebbero supportare la conversione diretta della luce solare in energia elettrica, portando a un nuovo tipo di fonte di energia solare senza semiconduttori e senza assorbimento per produrre separazione di carica. Questo potrebbe aiutare a rivoluzionare lo sviluppo dell'energia pulita perché teoricamente il processo potrebbe essere efficiente oltre il 95%, ed è particolarmente rilevante per l'industria spaziale.

"Questa potrebbe essere una tecnica di conversione dell'energia estremamente utile nello spazio, perché non richiede l'implementazione di array solari di chilometri che sono suscettibili di distorsione sotto carico termico e il processo stesso produce calore trascurabile. L'effetto di separazione della carica è una risposta non lineare che si trova in tutti i materiali ottici naturali che risponde ugualmente bene alla luce coerente o incoerente ed evita la generazione di calore disperso, "Dice Rand. "Questo potrebbe aiutare a far rivivere le missioni nello spazio profondo o le stazioni su Marte che stanno esaurendo l'energia e potrebbero essere riattivate da un veicolo spaziale in orbita. Immagina di essere in grado di trasmettere energia in un raggio puntiforme in un punto specifico e quindi utilizzare un condensatore ottico per convertire la luce in modo efficiente per caricare la separazione e l'energia immagazzinata".

La ricerca, "Osservazione della rettifica magnetoelettrica a intensità non relativistiche, " è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .