Orijinal adı Massachusetts Institute of Technology olan Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde nükleer enerji kaynakları üzerine çalışmalar yapan bir araştırma ekibi, günümüz metropollerinin enerji ihtiyacını yıllar boyu karşılayacak kapasiteye sahip hidrokarbon reaktörlerini, taşınabilir elektronik aygıtların içine entegre etmeye yarayacak “fotonik kristal” yapılarını geliştirdi. Ekibin iki yıl gibi kısa bir sürede elde ettikleri sonuçla artık dev yapılar gerektiren nükleer enerji üretim tesislerini daha küçük formlarda pek çok yerde görebileceğiz hatta cebimiz de bile.
Fotonik kristaller, spesifik dalga boyundaki ışık kaynağına ayarlı optik nano yapılardır. Eğer diyot ya da transistör benzeri basit bir yarıiletkenin nasıl çalıştığı hakkında biraz araştırma yaparsanız temelde elektronların hareketlerinin kontrolü sayesinde iş gördüklerini hemen anlarsınız. Belirli bir enerji seviyesine sahip elektronların harekete geçmesi prensibini temel alan yarıiletkenler, kendilerine uygulanan voltaja göre dahili elektron akışına izin verirler işte benzer biçimde fotonik kristaller de yarıiletkenlerin optik eşdeğerleri olarak kabul edilebilirler.
Çalışmalarına buradan yola çıkan MIT araştırma ekibi tungsten ve titanyum gibi metaller kullanarak kızılötesi emici fotonik kristalleri yarattı. Metalik kökleri ısı dayanımı yüksek maddelere dayanan fotonik kristaller 1200C dereceye varan sıcaklıklarda bozunmadan çalışmayı sürdürüyorlar.
Muhtemelen buraya kadar anlattıklarımızdan sonra işin sonu nereye varıyor anlamışsınızdır; Temel olarak mutlak sıfırdan daha sıcak olan her nesne elektromanyetik radyasyon yayar ve sıcaklık arttıkça radyasyonun frekansı da yükselir. Bir nesne ısıtılıp kırmızı veya beyaz kor haline dönüştüğünde üretilen radyasyonun %99’u kızılötesidir. İşte bu noktada devreye giren MIT’nin fotonik kristalleri üretilen kızılötesi radyasyonun tümünü absorbe edecek dalga boyuna ayarlıdırlar ve yüksek sıcaklıklarda görevlerini yerine getirebildikleri için yüksek orandaki radyasyonu uzun süre absorbe ederek enerji dönüşümüne hizmet ederler. Çekilen bu enerji daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
Hayal gücümüzü biraz zorlayıp geleceğe dair tahminlerde bulunacak olursak, fotonik kristaller fotovoltaik paneller veya yakıt hücrelerine alternatif sunabilir. Böylece elektrik santrallerinde kullanılan türbinlere ya da diğer hareketli parçalara gereksinim duymadan herhangi bir ısı kaynağından elektrik üretmek mümkün hale gelebilir. Araştırma ekibinden Ivan Celanovic’e göre belirli bir ağırlık ve büyüklükte dizayn edilen, fotonik kristaller barındıran bir mikro reaktörde bütan yakılarak elde edilecek ısının elektrik enerjisine dönüşümü ile mevcut batarya teknolojisiyle elde edilen çalışma süresinin x10 kat üzerine çıkmak mümkün olacaktır.
Peki kaçınız cebinde bir reaktörle gezmek ister ki? Celanovic’in araştırma verilerine dayanarak ürettiği hipotezde işi riskli hale getiren yakıt kullanımı detayını bir kenara bırakıp fotonik kristallerin sadece atık ısı yakalayarak enerji üreteceğini düşünürsek belki biraz daha kabul edilebilir hale gelebilir. Araştırma ekibinin çalışmaları yakıt kullanımı durumunda olası riskleri ortadan kaldıracak ve atık ısı absorbe düzeyini daha verimli kılacak yöntemleri geliştirme doğrultusunda ilerliyor.
MIT geliştirdikleri yeni teknolojinin iki yıl sonra her türlü elektronik aygıta güvenli biçimde enerji sağlamada kullanılır hale geleceğinden emin. Fotonik kristaller gerçekten harika bir buluş, bir başka güzelliği de MIT ekibinin yüksek sıcaklıklarda çalışabilen bu nano yapılı radyasyon emicilerin seri üretimi için oldukça ucuz bir yol bulmuş olması. Yeni bir enerji teknolojisi daha geliyor, hazır olun.
Nanometre ölçekli Fotonik Kristaller
