A Universidade de Michigan demonstrou com sucesso o "efeito de separação de carga, "previsto há mais de uma década, que tem um potencial importante para a conversão direta de luz em eletricidade sem as perdas termodinâmicas típicas da tecnologia fotovoltaica (célula solar). Espera-se que os resultados sejam importantes para futuros desenvolvimentos em comutação ultrarrápida, nanofotônica, e óptica não linear também.

"Por mais de 150 anos, desde que as equações de Maxwell foram formuladas pela primeira vez, ninguém pensou que os efeitos habilitados pela força magnética da luz fossem possíveis em baixas intensidades, "diz o Prof. Stephen Rand, Diretor do Centro de Magneto-óptica Dinâmica (DYNAMO), que liderou a equipe multiinstitucional que contribuiu com esta pesquisa.

De acordo com Rand, a nova pesquisa não contradiz as equações de Maxwell, mas depende de um conjunto diferente de suposições do que os argumentos tradicionais sobre os efeitos magnéticos que são baseados em tarifas móveis.

"Em mídia condutiva, em intensidades relativísticas, os componentes elétricos e magnéticos do campo óptico tornam-se tão fortes que começam a mover as cargas na velocidade da luz e desviam o movimento para causar efeitos magnéticos, "Rand diz." Mas nós nos perguntamos o que aconteceria se você definisse a corrente de condução igual a zero, interrompendo o fluxo real de cargas? O resultado que encontramos foi totalmente diferente dos argumentos históricos, mostrando que o magnetismo pode ser tão grande quanto a resposta elétrica na presença de campos de condução fracos em frequências muito altas. "

Os efeitos magnéticos resultantes em isoladores gerados por luz de baixa intensidade são um milhão de vezes mais fortes do que o esperado. Sob essas circunstâncias, a força magnética da luz desenvolve uma força equivalente à (geralmente dominante) força elétrica da luz. Isso sugere que as interações magneto-elétricas podem apoiar a conversão direta da luz solar em energia elétrica, levando a um novo tipo de fonte de energia solar sem semicondutores e sem absorção para produzir separação de carga. Isso poderia ajudar a revolucionar o desenvolvimento de energia limpa porque, teoricamente, o processo poderia ser mais de 95% eficiente, e é particularmente relevante para a indústria espacial.

"Esta poderia ser uma técnica de conversão de energia extremamente útil no espaço, porque não requer a implantação de painéis solares do tamanho de quilômetros que são suscetíveis a distorção sob carga térmica e o próprio processo produz calor insignificante. O efeito de separação de carga é uma resposta não linear encontrada em materiais ópticos totalmente naturais que responde igualmente bem à luz coerente ou incoerente e evita a geração de calor residual, "Rand diz." Isso poderia ajudar a reviver missões no espaço profundo ou estações em Marte que estão ficando sem energia e poderiam ser reenergizadas a partir de uma espaçonave em órbita. Imagine ser capaz de transmitir energia em um feixe pontual para um ponto específico e, em seguida, usar um capacitor óptico para converter a luz de forma eficiente para a separação de carga e energia armazenada. "

A pesquisa, "Observação da retificação magneto-elétrica em intensidades não relativísticas, "foi publicado em Nature Communications .