طراحی ابزارهای اپتیکی بر‌مبنای یک سیستم فتوسنتزی به منظور افزایش کارائی در فرایند جذب پرتو لیزر

 مقدمه: امروزه پیشرفت‌های قابل توجهی در جهت استفاده از مواد بیولوژیکی تجدیدپذیر به عنوان ابزار ذخیره ‌انرژی، به وجود آمده است. این ابزارها به عنوان راه‌حلی برای مشکل آلودگی و ناپایداری با توانایی ذخیره‌سازی انرژی به شمار می‌روند. از طرفی تبدیل گرما به توان تولیدی به صورت کاربردی بسیار قابل توجه است. بر این اساس استفاده از یک سیستم بیولوژیکی به عنوان ابزار ترموکارنت و ترموپاور می‌تواند بسیار جذاب و مورد توجه باشد.روش بررسی: در این مطالعه، برای مطالعه توانایی تولید جریان ناشی از گرادیان دما از یک سیستم فتوسنتزی، کلروزوم، استفاده کرده‌ایم. به‌منظور اعمال حرارت روی سلول‌ و بررسی شرایط ایجاد و هدایت جریان‌های‌ الکتریکی ناشی از حرارت محیط از لیزر مادون قرمز استفاده می شود. سیستم تحت تابش نور لیزر قرار گرفته و گرم می‌شود که برای بررسی اثرات گرمایی ناشی از تابش لیزر از مدل‌سازی تماس مستقیم سیستم با ترموستات کوانتومی استفاده کرده‌ایم. از طرفی،‌ به‌منظور به‌دست آوردن ضریب سی‌بک از الکترودهای فلزی استفاده کرده ایم تا بتوانیم در دو انتهای سیستم اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد کنیم.یافته‏ها: مقدار جریان عبوری و مقدار ولتاژ تولیدی به‌ازاء گرادیان دمای متفاوت حالت صعودی داشته و حداکثر می‌تواند به مقدار‌ 36.6 na و v 0.3 دست پیدا کند که امکان طراحی و ساخت ابزارهایی با توان nw 11.1 را به ما می‌دهد. ضریب سی‌بک‌ به مقداری برابرmv/k   41.916~ رسیده که نسبت به دیگر سیستم‌های بیولوژیکی مقدار قابل توجهی است. نمودار دماهای 30 و 50 کلوین را برای حداکثر جریان عبوری از سیستم مشخص کرده است. نمودار توزیع ترازها و بعد فرکتالی نشان‌دهنده ‌‌پایداری کامل و غیرجای‌گزیده‌بودن سیستم به‌ازاء این گرادیان دما و ولتاژ است.نتیجه‏ گیری: کرموفورها به عنوان منابع جذب در محیط‌های بکارگیری پرتو لیزر می‌توانند به عنوان چشمه‌هایی برای افزایش فرایند جذب و تبدیل شار فوتونی لیزر به چشمه الکترونی و یا فونونی عمل کنند و امکان کنترل و هدایت فرایند انتقال انرژی چشمه فوتونی را به محیط‌های مورد نیاز فراهم نمایند. مطالعه حاضر به طراحی و مهندسی چشمه‌های نوری بر مبنای سیستم فتوسنتزی برای افزایش کارایی در فرایند جذب تابش لیزر می‌پردازد. مقدار جریان الکتریکی بدست آمده و توان تولید‌شده برای سیستم در حدی است که قابل مقایسه با دیگر سیستم‌های بیولوژیکی و نشان‌دهنده ‌قابلیت این سیستم‌ها به عنوان ابزار ترموکارنت و ترموپاور است. ضریب سی‌بک نیز نسبت به دیگر سیستم‌های بیولوژیکی مقدار قابل توجهی است. از‌طرفی، سیستم در مقابل گرادین دمای ناشی از تابش نور و ولتاژ اعمالی به صورت پایدار و غیرجای‌گزیده رفتار می کند.