Nagpakita ang mga Siyentipiko ng 10-tiklop na Pagtaas sa Kahusayan sa Pag-aani ng Enerhiya mula sa Ingay

Dalawang salamin na may isang patak ng langis sa pagitan ng mga ito ay bumubuo ng isang hindi-linear na lukab ng salamin kung saan sinusunod ang stochastic resonance. Sa pamamagitan ng modulate ng posisyon ng isa sa mga salamin, ang ilaw ng laser (papalapit mula sa kaliwa) ay ginawang isang senyas (kanan). Ang pinakamabuting kalagayan na halaga ng ingay ay nagpapalaki ng signal na ito kapag natutugunan ang mga kondisyon ng stochastic resonance. Kredito: AMOLF

Nalulutas ng mga Siyentista ang Paglaki ng Signal na Tinutulungan ng Ingay sa Mga Memory System

Ang mga signal ay maaaring mapalakas ng may pinakamabuting kalagayan na halaga ng ingay, ngunit ang tinatawag na stochastic resonance na ito ay isang marupok na kababalaghan. Ang mga mananaliksik sa AMOLF ay ang unang nag-imbestiga sa papel na ginagampanan ng memorya sa isang puno ng langis na microcavity na salamin sa langis para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang mga epekto ng mabagal na hindi linya (ibig sabihin memorya) sa stochastic resonance ay hindi pa isinasaalang-alang bago, ngunit ipinapakita ng mga eksperimentong ito na ang stochastic resonance ay nagiging lumalaban sa mga pagbabago sa dalas ng signal kapag ang memorya ay may memorya. Ito ay may implikasyon para sa maraming mga lugar ng pisika at teknolohiya ng enerhiya. Sa partikular, ipinapakita ng mga siyentipiko na ang pagpapakilala ng mabagal na hindi paggalaw sa isang mechanical oscillator na umani ng enerhiya mula sa ingay ay maaaring dagdagan ang kahusayan nito ng sampung beses. Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa: Mga Sulat sa Physical Review sa Mayo 27.

Ang pagtuon sa isang mahirap na gawain ay hindi madali kapag ang dalawang tao ay malakas na nagtatalo sa tabi mo. Gayunpaman, ang kumpletong katahimikan ay madalas na hindi pinakamahusay na kahalili. Para sa karamihan ng mga tao, pinapayagan sila ng pinakamainam na halaga ng ingay na makapag-concentrate nang mas mahusay, alinman sa malambot na musika, malayong ingay ng trapiko o ang hum ng mga taong nakikipag-chat sa di kalayuan. “Ito ang katumbas ng tao ng stochastic resonance,” sabi ng pinuno ng grupo ng AMOLF na si Said Rodriguez. “Sa aming mga siyentipikong laboratoryo, ang stochastic resonance ay nangyayari sa bistable nonlinear system. Nangangahulugan ito na para sa isang naibigay na input, ang output ay maaaring lumipat sa pagitan ng dalawang posibleng halaga. Kapag ang input ay isang pana-panahong signal, ang tugon ng isang nonlinear system ay maaaring mapalakas ng pinakamainam na halaga ng ingay gamit ang stochastic resonance na kondisyon.

Panahon ng Yelo

Noong 1980s, ang stochastic resonance ay iminungkahi bilang isang paliwanag para sa pag-ulit ng panahon ng yelo. Mula noon ay naobserbahan ito sa maraming mga natural at teknolohikal na sistema, ngunit ang malawakang pagmamasid na ito ay nagdudulot ng isang palaisipan sa mga siyentista. Rodriguez: “Ang teorya ay nagpapahiwatig na ang stochastic resonance ay maaari lamang maganap sa isang tiyak na dalas ng signal. Gayunpaman, maraming mga sistemang tumatanggap ng ingay ang nakatira sa mga kapaligiran kung saan nagbabagu-bago ang mga frequency ng signal. Halimbawa, ipinakita na ang ilang mga biktima ng biktima sa plankton sa pamamagitan ng pagtuklas ng isang senyas na kanilang inilabas, at ang pinakamabuting kalagayan na halaga ng ingay ay nagpapabuti sa kakayahan ng isda na makita ang signal na ito sa pamamagitan ng stochastic resonance scenario. Ngunit paano mapupuksa ng epektong ito ang mga pagbagu-bago ng dalas ng signal na nagaganap sa gayong mga kumplikadong kapaligiran? “

mga epekto sa memorya

Si Rodriguez at ang unang may-akda ng papel, mag-aaral ng PhD na si Kevin Peters, ang unang nagpakita na ang mga epekto sa memorya ay dapat isaalang-alang upang malutas ang puzzle na ito. “Ipinapalagay ng teorya ng Stochastic resonance na agad na tumutugon ang mga sistemang hindi linya sa isang senyas ng pag-input. Ngunit sa totoo lang ang karamihan sa mga sistema ay tumutugon sa kanilang kapaligiran na may isang tiyak na pagkaantala, at ang kanilang tugon ay nakasalalay sa lahat ng nangyari dati,” sabi niya. Ang mga naturang epekto sa memorya ay mahirap sa teoretikal tukuyin at pang-eksperimentong kontrolin., ngunit ang pangkat ng Mga Interactive Photon sa AMOLF ay namamahala ngayon sa pareho. Sinabi ni Rodriguez: “Nagdagdag kami ng isang kontroladong dami ng ingay sa isang sinag ng ilaw ng laser at sininang ito sa isang maliit, hindi linya na sistema, isang maliit na lukab na puno ng langis . Ang ilaw ay nagdudulot ng pagtaas ng langis sa temperatura at binago ang mga katangian ng salamin sa mata. “Tumatagal ito ng sampung microseconds, kaya’t ang sistema ay hindi madalian. Sa aming mga eksperimento, ipinakita namin sa kauna-unahang pagkakataon na ang stochastic resonance ay maaaring mangyari sa isang malawak na hanay ng mga frequency ng signal kapag may mga epekto sa memorya. “

Koleksyon ng enerhiya

Samakatuwid, pagkatapos ipakita na ang laganap na paglitaw ng stochastic resonance ay maaaring sanhi ng hindi pa nakikilalang dynamics ng memorya, inaasahan ng mga mananaliksik na ang kanilang mga resulta ay magbibigay inspirasyon sa mga kasamahan sa iba pang mga disiplina upang siyasatin ang mga epekto sa memorya sa kanilang sariling mga system. Upang mapalawak ang epekto ng kanilang mga natuklasan, teoretikal na sinisiyasat ni Rodriguez at ng kanyang koponan ang mga epekto ng di-agarang tugon sa mga mekanikal na sistema para sa pag-aani ng enerhiya. “Ang maliliit na aparatong piezo-electric na umani ng enerhiya mula sa mga panginginig ay kapaki-pakinabang sa mga sitwasyon kung saan mahirap ang kapalit ng baterya, halimbawa sa mga pacemaker o iba pang mga biomedical na aparato,” paliwanag niya. “Natagpuan namin ang sampung beses na pagtaas sa dami ng enerhiya na magagamit mula sa mga panginginig ng kapaligiran kung kasama ang mga epekto sa memorya.”

Ang susunod na hakbang para sa pangkat ay palawakin ang kanilang system na may maraming magkakaugnay na mga lukab na puno ng langis at siyasatin ang sama-samang pag-uugali mula sa ingay. Hindi natatakot si Rodriguez na lumabas sa labas ng kanyang siyentipikong ginhawa. Sinabi niya: “Magiging maganda kung makakasama natin ang mga mananaliksik na may kadalubhasaan sa mga oscillator ng makina. Kung mailalapat natin ang ating mga memorya sa mga sistemang ito, ang epekto sa teknolohiya ng enerhiya ay napakalaking.”

Sanggunian: “Extreme Broadband Stochastic Resonance of Light and Enhanced Energy Harvesting Activated by Memory Effects in Nonlinear Response,” KJH Peters, Z. Geng, K. Malmir, JM Smith, at SRK Rodriguez, 27 May 2021, magagamit Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.213901

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.