L'Université du Michigan a démontré avec succès « l'effet de séparation de charge, " prédit il y a plus d'une décennie, qui a un potentiel important pour la conversion directe de la lumière en électricité sans les pertes thermodynamiques typiques de la technologie photovoltaïque (cellule solaire). Les résultats devraient être importants pour les développements futurs de la commutation ultrarapide, nanophotonique, et l'optique non linéaire aussi.

"Pendant plus de 150 ans, depuis que les équations de Maxwell ont été formulées pour la première fois, personne n'a pensé que les effets permis par la force magnétique de la lumière étaient possibles à de faibles intensités, " dit le professeur Stephen Rand, Directeur du Centre de magnéto-optique dynamique (DYNAMO), qui a dirigé l'équipe multi-institutions qui a contribué à cette recherche.

Selon Rand, la nouvelle recherche ne contredit pas les équations de Maxwell, mais il repose sur un ensemble d'hypothèses différent des arguments traditionnels concernant les effets magnétiques basés sur les charges mobiles.

« Dans les milieux conducteurs, à des intensités relativistes, les composantes électriques et magnétiques du champ optique deviennent si fortes qu'elles commencent à déplacer les charges à la vitesse de la lumière et dévient le mouvement pour provoquer des effets magnétiques, " Rand dit. "Mais nous nous sommes demandé ce qui se passerait si vous définissez le courant de conduction égal à zéro, arrêter le flux réel de charges? Le résultat que nous avons trouvé était totalement différent des arguments historiques, montrant que le magnétisme pourrait être aussi important que la réponse électrique en présence de champs d'entraînement faibles à très hautes fréquences."

Les effets magnétiques résultants dans les isolants générés par la lumière de faible intensité sont un million de fois plus forts que prévu. Dans ces circonstances, la force magnétique de la lumière développe une force équivalente à la force électrique (généralement dominante) de la lumière. Cela suggère que les interactions magnéto-électriques pourraient favoriser la conversion directe de la lumière solaire en énergie électrique, conduisant à un nouveau type de source d'énergie solaire sans semi-conducteurs et sans absorption pour produire une séparation de charge. Cela pourrait aider à révolutionner le développement de l'énergie propre car théoriquement, le processus pourrait être efficace à plus de 95%, et c'est particulièrement pertinent pour l'industrie spatiale.

"Cela pourrait être une technique de conversion d'énergie extrêmement utile dans l'espace, car il ne nécessite pas le déploiement de panneaux solaires de la taille d'un kilomètre qui sont susceptibles de se déformer sous la charge thermique et le processus lui-même produit une chaleur négligeable. L'effet de séparation de charge est une réponse non linéaire trouvée dans les matériaux optiques entièrement naturels qui répond aussi bien à la lumière cohérente qu'incohérente et évite la génération de chaleur perdue, ", dit Rand. "Cela pourrait aider à relancer les missions ou les stations spatiales lointaines sur Mars qui manquent d'énergie et pourraient être réactivées à partir d'un vaisseau spatial en orbite. Imaginez pouvoir transmettre de l'énergie dans un faisceau ponctuel à un point spécifique, puis utiliser un condensateur optique pour convertir efficacement la lumière en séparation de charge et en énergie stockée."

La recherche, "Observation du redressement magnéto-électrique à des intensités non relativistes, " a été publié dans Communication Nature .