เครื่องปรับอากาศคิดเป็น 10% ของการใช้พลังงานทั่วโลก ตอนนี้นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ในสหรัฐอเมริกาได้ผลิต “สี” ของพอลิเมอร์ที่สามารถทำความเย็นพื้นผิวได้ประมาณ 6 ° C ต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อมโดยไม่ต้องใช้พลังงานเลย เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องปรับอากาศทั่วไป จะช่วยลดเวลาในการเปิดเครื่องได้อย่างมาก และยังช่วยระบายความร้อนในพื้นที่ที่เครื่องปรับ
อากาศไม่สามารถใช้งานได้อย่างแพร่หลาย
วิธีการนี้ใช้กระบวนการแก้ปัญหาที่อุณหภูมิห้องเพื่อผลิตฟิล์มของพอลิเมอร์ที่มีช่องอากาศขนาดนาโนเมตรและไมโครเมตรติดอยู่ภายใน “มีตัวอย่างมากมายของสารที่เป็นสีขาวจากช่องว่างอากาศ เช่น หิมะ เป็นต้น” รองศาสตราจารย์ Nanfang Yuสาขาวิชาฟิสิกส์ประยุกต์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในสหรัฐอเมริกากล่าว “หิมะเป็นสีขาวเพราะข้างในมีฟองอากาศอยู่มากมาย ไม่อย่างนั้นคุณจะมีน้ำแข็งที่โปร่งใส ง่ายๆ แค่นี้เอง เรากำลังผลักดันสิ่งนี้ให้ถึงขีดสุดด้วยกระบวนการทางเคมีนี้”
กระบวนการแก้ปัญหาที่พวกเขาใช้ขึ้นอยู่กับ “การผกผันของเฟส” และเกี่ยวข้องกับการผสมพอลิเมอร์กับตัวทำละลายควบคู่ไปกับน้ำ ซึ่งพอลิเมอร์ไม่ละลายน้ำ หลังจากทาสีส่วนผสมลงบนพื้นผิวแล้ว ตัวทำละลายจะระเหยออกไป เหลือเพียงพอลิเมอร์ที่กระจายตัวไปกับหยดน้ำ ในที่สุดน้ำก็ระเหยกลายเป็นช่องว่างอากาศ
การปรับเปอร์เซ็นต์ของน้ำในส่วนผสมช่วยให้สามารถควบคุมขนาดและความหนาแน่นของช่องอากาศได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงสามารถปรับค่าให้สะท้อนแสงพลังงานแสงอาทิตย์ได้สูงสุด นอกจากนี้ ช่องว่างขนาดไมโครเมตรยังให้การแผ่รังสีความร้อนที่เคลือบใกล้เคียงกับตัวสีดำ ซึ่งก็คือการระบายความร้อนที่สมบูรณ์แบบ การแผ่รังสีความร้อนสูงของการเคลือบโพลีเมอร์สามารถใช้เพื่อทำให้วัตถุที่ร้อนอยู่แล้วเย็นลง
Yuan Yangผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย อธิบายว่าเขาค้นพบกระบวนการทางเคมีแบบผกผันเฟสได้อย่างไรผ่านงานวิจัยอีกหัวข้อหนึ่งของเขา ซึ่งเน้นที่การจัดเก็บพลังงาน “วิธีนี้เป็นที่รู้จักมาหลายปีแล้ว ผู้ใช้แบตเตอรี่ใช้มันเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าตัวคั่น และเมื่อฉันรู้ว่าฟิล์มก็ขาวด้วย ฉันคิดว่าทำไมเราไม่ลองทำดู”
ชัดเจนและมั่นคง
เป็นที่ทราบกันดีในโฟโตนิกส์ว่าโครงสร้างที่มีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบจะกระเจิงอย่างแรง และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนอยู่ห่างไกลจากกลุ่มแรกที่พยายามใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้เพื่อเพิ่มการสะท้อนแสงของสารเคลือบ อย่างไรก็ตาม งานก่อนหน้านี้ได้เน้นไปที่การใช้อนุภาคนาโนที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูง เช่น TiO 2เป็นต้น แม้ว่าอนุภาคนาโน TiO 2จะใช้สำหรับทาสีขาว แต่ก็มีราคาแพง กระจายตัวได้ยาก และดูดซับแสงยูวีได้ดีมาก Yu บอกกับPhysics World การใช้ช่องอากาศแทนให้ “วิธีแก้ปัญหาที่หรูหรามาก” และเป็นครั้งแรกที่การเคลือบเย็นสามารถใช้เป็นสีได้ด้วยวิธีนี้
“สิ่งสำคัญคือเราต้องเลือกพอลิเมอร์ P (Vdf-HFP) เฉพาะตัวนี้ เพราะมันไม่มีการดูดซึมในสเปกตรัมแสงอาทิตย์ ซึ่งรวมถึงส่วนประกอบ UV, ที่มองเห็นได้ และอินฟราเรด” Yu กล่าว “ดังนั้น หากคุณเริ่มด้วยพอลิเมอร์นี้และรวมช่องอากาศเข้าไปด้วย ฟิล์มจะไม่ดูดซับแสงแดดและสะท้อนกลับอย่างรุนแรง”
คุณลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของพอลิเมอร์คือความเสถียร Yang ชี้ให้เห็นว่าแม้พอลิเมอร์ชนิดอื่นอาจใช้งานได้ แต่ก็อาจเสื่อมสภาพได้ทันท่วงที “ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณเอาเซลลูโลสซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของกระดาษออก มันจะเป็นสีขาว แต่เรารู้ดีว่ามันจะกลายเป็นสีเหลืองเมื่อเวลาผ่านไป” เขาเสริมว่านักวิจัยได้ทดสอบฟิล์ม P (Vdf-HFP) ที่มีรูพรุนอย่างกว้างขวางและพบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงในภาคสนามตลอด 1 เดือน “อาจมีโพลีเมอร์ชนิดอื่นเช่นกัน – ตัวอย่างเช่น PMMA อาจใช้งานได้หรือไม่ก็ได้ เราได้ลองแล้ว แต่ยังมีอะไรให้สำรวจอีก”
เริ่มต้นธุรกิจด้วยสารเคลือบผลประโยชน์ทางการค้า
แม้ว่าการเคลือบโพลีเมอร์จะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อเป็นสีขาว แต่เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการสะท้อนแสง นักวิจัยยังสามารถแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของสีเมื่อย้อมสีเหลืองและสีน้ำเงินด้วยเม็ดสี เมื่อไม่เห็นการประนีประนอมของสีด้วยตาเปล่า สารเคลือบสีจึงสามารถคงความเย็นกว่าสีที่จำหน่ายทั่วไปได้ 10 องศาในสภาวะเดียวกัน เนื่องจากสะท้อนแสงอาทิตย์ในส่วนใกล้อินฟราเรดของสเปกตรัม การผสมผสานสีทำให้สารเคลือบดูน่าสนใจยิ่งขึ้นเมื่อเป็นสี บริษัทต่างๆ ได้ติดต่อไปยังนักวิจัยที่แสดงความสนใจในการทำสีเชิงพาณิชย์แล้ว และพวกเขากำลังตรวจสอบการทดสอบที่จำเป็นสำหรับการสร้างมาตรฐาน
“มันเป็นวงจรที่ง่ายมาก” McDermott กล่าว นักวิจัยตรวจพบสถานะ qubit ที่มีความเที่ยงตรง 92% พวกเขามั่นใจว่าด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพ พวกเขาสามารถไปถึงมากกว่า 99% ในขณะที่เทคโนโลยี qubit อื่น ๆ สามารถเข้าถึงความเที่ยงตรงนี้ได้ แต่ qubit ของ McDermott อาจปรับขนาดได้ง่ายขึ้นเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง
ตำแหน่งงานว่างเพชรในบทความฉบับที่ 2ด้านวิทยาศาสตร์มิคาอิล ลูคินและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดใช้ศูนย์ตำแหน่งว่างซิลิกอน (SiVs) สองแห่งในเพชรเป็นสองควิบิต SiV เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียงสองอะตอมในโครงตาข่ายเพชรถูกแทนที่ด้วยอะตอมซิลิกอนหนึ่งอะตอม การหมุนของ SiV ทำให้เกิด qubit ที่ดีเพราะแยกจากสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าแต่ทำปฏิกิริยากับแสงที่ความถี่ที่แน่นอน
ความท้าทายคือการทำให้ SiV มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ทีมงานได้วาง SiV สองตัวไว้ในช่องแสง ซึ่งเพิ่มความน่าจะเป็นที่พวกเขาจะโต้ตอบกันอย่างมาก: “SiV ทั้งสองมีลักษณะเหมือนคนสองคนในห้องมืดที่พยายามส่งสัญญาณรหัสมอร์สให้กันและกันโดยใช้ไฟฉายสลัว” Harvard’s อธิบายรัฟฟิน อีแวนส์ , “ถ้าคุณสร้างโพรงโดยวางกระจกไว้ด้านหลังไปข้างหลังในแต่ละผนัง แสงจะสะท้อนกลับไปกลับมา และทำให้ผู้คนมีโอกาสเห็นสัญญาณมากขึ้น” เมื่อปรับเป็นเรโซแนนซ์ที่ความถี่เดียวกัน สถานะจากสถานะศูนย์กลางช่องว่างของซิลิกอนสองสถานะจะถูกผสมโดยปฏิกิริยาเพื่อสร้างสถานะ “สว่าง” ที่สว่างจ้าเป็นพิเศษและสถานะ “มืด” ที่ไม่ส่องแสง
การสร้าง qubits แบบโต้ตอบสองตัวไม่ใช่เรื่องใหม่และนักวิจัยคนอื่น ๆ ได้ดำเนินการต่อไปและสร้างประตูควอนตัมลอจิกที่ใช้งานได้โดยใช้เทคโนโลยี qubit ที่แตกต่างกัน อีแวนส์อธิบายว่า “ความแปลกใหม่ของงานของเราคือแม้ว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับสสารจะอ่อนแอมาก แต่เราก็ยังสามารถสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างศูนย์ว่างซิลิคอนทั้งสองนี้ได้โดยใช้แสง ขั้นตอนต่อไปคือการควบคุมปฏิสัมพันธ์นี้เพื่อสร้างประตูควอนตัมที่แท้จริง” ระบบอุปกรณ์ดังกล่าวควรยืมตัวเองตามธรรมชาติเพื่อสร้าง “อินเทอร์เน็ตควอนตัม” ที่ใช้ qubits ที่ใช้โฟตอนซึ่งส่งทางไกลผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
