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崔铁军等打造人造黑洞 有望用于太阳能发电

来源:新浪科技 作者: 时间:2009-10-16
据英国《新科学家》杂志10月15日报道,两名中国科学家首次制造出可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”。这个黑洞目前在微波频率下工作,或许不久后它就能够吸收可见光,一种把太阳能转化为电能的全新方法可能因此产生。
 
由于这个人造黑洞并非像太空中的黑洞那样,依靠自身巨大质量产生的强大引力来吸收光线(或电磁波),因此非常安全,不用担心它会把地球吞噬。
 
新理论提供设计方案
 
今年年初,美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学(Purdue University)的伊维根·纳瑞马诺维(Evgenii Narimanov)和亚历山大·基尔迪谢维(Alexander Kildishev),在发表的一篇论文中提出制造可以用来捕捉光线的桌面黑洞的理论设计方案。他们的想法是模拟宇宙黑洞的性质,制造人造黑洞。宇宙黑洞的强引力能弯曲周围的时空,导致附近的任何物质或放射物沿着被扭曲的时空,呈螺旋式旋转着进入黑洞深处。
 
纳瑞马诺维和基尔迪谢维经过推理认为,按照类似方法应该能制造出一个可以使光线向它中心弯曲的装置。他们认为一个由同心圆外壳围绕中心核的圆柱形结构可以达到上述效果。使光线向内弯曲的关键因素是装置外壳的介电常数,介电常数对电磁波的电成分产生影响,增大装置从外到内整个表面的光滑度。这跟黑洞附近时空的弯曲部分非常类似。在同心圆外壳与中心核交界的地方,介电常数环必须与中心核相匹配,这样光线才能被吸收,而不是被反射出去。
 
中国科学家付诸实践
 
现在,中国南京东南大学的科学家崔铁军(Tie Jun Cui)和程强(Qiang Cheng)开始把纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论付诸实践,制造一个在微波频率下工作的“黑洞”。他们利用以前制造隐身斗篷的“超材料”制成60个同轴环。每个同轴环都由结构复杂的电路板构成,而且从一个同心环到另一个同心圆,电路板特征的变化越来越大。外层的40个同心环组成装置外壳,内部的20个同心环构成吸收器。
 
崔铁军说:“入射电磁波遇到该装置时,电磁波将被该装置捕获,然后被引导着进入黑洞的中心核,被中心核吸收。电磁波不会再从黑洞中出来。”光线在该装置的中心核里被转化成热能。崔铁军和陈强把这项设计变成现实,给纳瑞马诺维留下深刻印象。他说:“他们这么快就制造成人造黑洞,让我感到非常吃惊。”采用相同方式制造一个可以吸收可见光的装置并非易事,因为可见光的波长比微波辐射的波长更短。这就需要相应地把同心圆结构制造的更小一些。
 
崔铁军相信他们能攻克难关。他说:“我们希望我们的这种光学黑洞能在2009年底被采用。”以后可以用这种装置收集阳光散射太厉害、利用反射镜无法把它们集中到太阳能电池上的那些地方的太阳能。光学黑洞会把所有阳光都吸收进去,把它们直接传输到位于中心的太阳能电池里。纳瑞马诺维说:“如果这种人造黑洞试验成功,以后我们就不再需要用反射镜收集太阳光了。”

 

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