科學家利用石墨烯牽引光束,改變閃電路徑
2020-12-05 電子發燒友科學家利用石墨烯牽引光束，改變閃電路徑
cnBeta.COM 發表於 2020-11-13 17:01:09
據外媒報導，雷擊是引發野火的主要原因，包括今年摧毀澳大利亞、加利福尼亞和其他地區的破紀錄大火。現在，一個國際研究小組展示了一種可以有效地控制雷擊位置的方法--利用「牽引光束」中的石墨烯微粒。
一道閃電的溫度可以超過太陽表面的溫度，所以當閃電擊中乾燥的草地、灌木或樹木時就會引發火災。再加上氣候變化正在減少本已容易發生火災的地區的降雨量，同時也有可能增加雷暴的強度，於是一個危險的配方就此誕生。而今年的災難可能會成為令人擔憂的常態。
但如果我們有一種可以被帶到風暴發生的地點並設置引導閃電遠離火災危險或脆弱的建築物的可攜式設備又會怎麼樣呢？由於澳大利亞國立大學、新南威爾斯大學、德克薩斯A&M大學和加州大學洛杉磯分校的研究人員的一項新研究可能離現實又近了一步。
該團隊在實驗室中展示了這一概念，他們首先使用兩個被空氣間隙隔開的帶電平行板以此重現暴風雨條件。通常情況下，電流會在兩塊板之間隨機跳動、模擬閃電，但通過運用一些巧妙的物理原理，研究人員能控制閃電的運動方向。
在自然界中，閃電本質上是尋找最導電路徑來完成從雲到雲或從雲到地的電路的電流。對於我們這些普通的觀察者來說，當閃電呈弧形或分叉狀穿過天空時，這條路徑通常看起來是隨機的，但它們實際上是沿著非常特定的電離氣體通道走的，這種通道比它們周圍的空氣更具導電性。
從理論層面上來說，可以通過給閃電提供一個非常導電的路徑來幫助它指引雷擊的位置。這就是石墨烯微粒的用武之地。石墨烯微粒鏈具有重量輕、強度高、導熱性和導電性優良等優點，這可以創造完美的路徑。
該項研究論文合著者Andrey Miroshnichenko告訴媒體，他們在板之間引入熱石墨烯顆粒，為了做到這一點，他們使用了所謂的牽引光束。牽引光束是一種空心核心雷射束，粒子會被困在其中。
據了解，這種牽引光束在粒子上的應用已經有十年了。本質上，粒子被困在空心雷射束的中心，每當它們漂移到光中時一種稱為光吸熱力的小推力就會把它們推回到較暗的中心。來自雷射的能量碰巧也會推動粒子向前並使它們升溫。當它們變得足夠熱時，它們會電離周圍的空氣、沿著雷射束創造出一條傳導性更強的路徑，此時，閃電幾乎無法抗拒這條路徑。簡單來說，無論把牽引光束指向哪裡，閃電都更有可能擊中你。
這些效果在實驗室實驗的視頻中表現得非常明顯。第一個片段展示了石墨烯微粒束，它們在高溫下發出明亮的光芒，你甚至看不見通過它們的電流。在第二段視頻中，閃電錶現地更加明顯--第一道閃電正好沿著光束移動。之後，光束被關掉，但接下來的幾次撞擊仍會沿著殘留熱量留下的粗糙路徑進行。在視頻的最後，閃電又回到了正常的隨機模式。
責編AJX
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