Pesquisadora brasileira potencializa a extração de energia a partir da luz + extra

Condensação de fótons em uma cavidade preenchida com corante como motor térmico. Os fótons que se condensam originam-se de uma fonte externa, correspondente ao banho quente do motor, enquanto o excesso de energia é dissipado no banho frio, fornecido pelo solvente. O trabalho realizado corresponde à emissão coerente do condensado.

Condensação dos fótons

Uma pesquisadora brasileira e seus colegas da Faculdade Trinity de Dublin, na Irlanda, acreditam que novas descobertas sobre o comportamento da luz podem viabilizar uma maneira de resolver um dos desafios mais antigos da ciência: como transformar calor em energia útil.

Por enquanto é apenas uma demonstração teórica, mas Luísa Toledo Tude já tem os planos para testá-la em laboratório. Se der certo, a descoberta poderá influenciar o desenvolvimento de componentes e dispositivos especializados que, em última análise, aumentarão a quantidade de energia que podemos captar da luz solar, de lâmpadas, LEDs e muito mais e, em seguida, reaproveitá-la para realizar tarefas úteis.

O segredo está em uma espécie de liquefação da luz: Quando os fótons (partículas de luz) são aprisionados em volumes pequenos o suficiente, eles sofrem uma forma de condensação, na qual se comportam coletivamente, como partículas de um líquido, deixando de agir como partículas independentes. Na prática, isso concentra a energia luminosa em um feixe pequeno e intenso de uma única cor muito pura, semelhante à emissão de um laser.

Isso cria um fluido de luz-matéria, ou luz líquida, cujo exemplo mais conhecido é o condensado de Bose-Einstein. Esse fenômeno tem sido largamente observado em experimentos, mas sempre usando a energia concentrada de um laser.

Agora, graças à nova análise teórica, Luísa e seus colegas acreditam que o mesmo fenômeno pode ser alcançado usando energia difusa, como a energia fornecida pela luz solar, por lâmpadas ou mesmo por pequenos LEDs. E a energia extraída com maior eficiência dessas fontes luminosas pode gerar um trabalho útil extra.

Brasileira propõe que é possível aumentar energia útil extraída da luz

Luísa Toledo Tude e o professor Paul Eastham, cuja equipe já havia descoberto uma nova forma de luz.

Transformar calor em trabalho

Ao modelar como os fótons se organizam dentro de espaços microscópicos, a equipe descobriu que o comportamento dos fótons se assemelha ao funcionamento dos motores de calor, os dispositivos mais comuns com que contamos para transformar energia em trabalho.

“Dessa forma, as mesmas leis que limitam as máquinas a vapor e as usinas elétricas determinam se os fótons se condensam ou não. Além do apelo conceitual deste trabalho, acreditamos que ele poderá influenciar o desenvolvimento de dispositivos ópticos que dependem do direcionamento do fluxo de energia luminosa em nível quântico, desde células solares até motores microscópicos movidos a radiação,” disse o professor Paul Eastham, coordenador do estudo.

“O objetivo principal de tais dispositivos ópticos seria produzir energia ‘útil’,” acrescentou Luísa, “que se manifestaria como luz semelhante à de um laser.

Em termos relativos, essa energia é fácil de converter em outras formas, e qualquer aplicação envolveria esse processo. Por exemplo, seria possível combinar um dispositivo desse tipo com células solares para aumentar a quantidade de energia elétrica captada da luz solar.”

Agora falta colocar a mão na massa.

“Como o próximo passo é testar a teoria em um ambiente de laboratório, devemos ter cautela para não especular demais neste momento, mas é claro que é empolgante pensar que este trabalho possa um dia nos ajudar a aumentar a quantidade de energia útil que podemos capturar de fontes de luz e, em seguida, utilizá-la para alimentar os milhões de dispositivos que necessitam dela,” finalizou a pesquisadora brasileira.

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