طراحي ابزارهاي اپتيكي بر‌مبناي يك سيستم فتوسنتزي به منظور افزايش كارائي در فرايند جذب پرتو ليزر

مقـدمه: امروزه پيشرفت‌هاي قابل توجهي در جهت استفاده از مواد بيولوژيكي تجديدپذير به عنوان ابزار ذخيره ‌انرژي، به وجود آمده است. اين ابزارها به عنوان راه‌حلي براي مشكل آلودگي و ناپايداري با توانايي ذخيره‌سازي انرژي به شمار مي‌روند. از طرفي تبديل گرما به توان توليدي به صورت كاربردي بسيار قابل توجه است. بر اين اساس استفاده از يك سيستم بيولوژيكي به عنوان ابزار ترموكارنت و ترموپاور مي‌تواند بسيار جذاب و مورد توجه باشد. روش بررسي: در اين مطالعه، براي مطالعه توانايي توليد جريان ناشي از گراديان دما از يك سيستم فتوسنتزي، كلروزوم، استفاده كرده‌ايم. به‌منظور اعمال حرارت روي سلول‌ و بررسي شرايط ايجاد و هدايت جريان‌هاي‌ الكتريكي ناشي از حرارت محيط از ليزر مادون قرمز استفاده مي شود. سيستم تحت تابش نور ليزر قرار گرفته و گرم مي‌شود كه براي بررسي اثرات گرمايي ناشي از تابش ليزر از مدل‌سازي تماس مستقيم سيستم با ترموستات كوانتومي استفاده كرده‌ايم. از طرفي،‌ به‌منظور به‌دست آوردن ضريب سي‌بك از الكترودهاي فلزي استفاده كرده ايم تا بتوانيم در دو انتهاي سيستم اختلاف پتانسيل الكتريكي ايجاد كنيم. يافته‏ها: مقدار جريان عبوري و مقدار ولتاژ توليدي به‌ازاء گراديان دماي متفاوت حالت صعودي داشته و حداكثر مي‌تواند به مقدار‌ 36.6 nA و V 0.3 دست پيدا كند كه امكان طراحي و ساخت ابزارهايي با توان nW 11.1 را به ما مي‌دهد. ضريب سي‌بك‌ به مقداري برابرmV/K   41.916~ رسيده كه نسبت به ديگر سيستم‌هاي بيولوژيكي مقدار قابل توجهي است. نمودار دماهاي 30 و 50 كلوين را براي حداكثر جريان عبوري از سيستم مشخص كرده است. نمودار توزيع ترازها و بعد فركتالي نشان‌دهنده ‌‌پايداري كامل و غيرجاي‌گزيده‌بودن سيستم به‌ازاء اين گراديان دما و ولتاژ است. نتيجه‏ گيري: كرموفورها به عنوان منابع جذب در محيط‌هاي بكارگيري پرتو ليزر مي‌توانند به عنوان چشمه‌هايي براي افزايش فرايند جذب و تبديل شار فوتوني ليزر به چشمه الكتروني و يا فونوني عمل كنند و امكان كنترل و هدايت فرايند انتقال انرژي چشمه فوتوني را به محيط‌هاي مورد نياز فراهم نمايند. مطالعه حاضر به طراحي و مهندسي چشمه‌هاي نوري بر مبناي سيستم فتوسنتزي براي افزايش كارايي در فرايند جذب تابش ليزر مي‌پردازد. مقدار جريان الكتريكي بدست آمده و توان توليد‌شده براي سيستم در حدي است كه قابل مقايسه با ديگر سيستم‌هاي بيولوژيكي و نشان‌دهنده ‌قابليت اين سيستم‌ها به عنوان ابزار ترموكارنت و ترموپاور است. ضريب سي‌بك نيز نسبت به ديگر سيستم‌هاي بيولوژيكي مقدار قابل توجهي است. از‌طرفي، سيستم در مقابل گرادين دماي ناشي از تابش نور و ولتاژ اعمالي به صورت پايدار و غيرجاي‌گزيده رفتار مي كند.