Обычные лазеры применяются с использованием электрической энергии от батареи или сети. Использование электроэнергии из возобновляемых источников возможно, однако, для этого требуется дополнительное оборудование, что приводит к неизбежным потерям энергии.
Доктор Эрик Гаугер из Института фотоники и квантовых наук Хериот-Ватта в общих чертах описал возможность, а также примерную механику применения солнечного света для питания лазера в своем исследовании, опубликованном в New Journal of Physics. По словам ученого, солнечный свет, хоть он и существует в изобилии, очень трудно использовать, поскольку его тяжело собирать, хранить и использовать. Гаугер предложил обратить внимание на то, как этот источник энергии используется в природе – в процессах фотосинтеза. «Мы разработали биотехнологический план новой лазерной системы, которая может преобразовать естественный солнечный свет в когерентный лазерный луч» — сообщает исследователь. Другие ученые уже начали работать над лазерами на солнечных батареях, но те, что продемонстрированы до сих пор, нуждаются в сложных системах и высоких уровнях охлаждения.
Гаугер и его коллеги из Италии и Мексики обратились к пурпурным бактериям, группе фотосинтезирующих организмов, обитающих в прудах и озерах, в поисках вдохновения для своей новой системы. Пурпурные бактерии имеют кольцеобразные усики, в середине которых находится реакционный центр, позволяющий производить преобразование солнечного света в химическую энергию. Если ученым удастся найти способ удалить реакционные центры и заменить их гораздо более простой структурой, они смогут использовать группу этих модифицированных фотосинтетических структур для преобразования солнечного света в лазерный луч в условиях окружающей среды. Исследователи обещают, что созданная ими структура будет автономной и не будет требовать внешнего источника питания или сложной оптики.
Гогер говорит, что конечным результатом может стать лазер на солнечной энергии, который будет иметь достаточно низкие энергетические показатели, но все же будет полезен для целого ряда приложений. Например, такое изобретение может решить проблему углеродного следа таких процессов, как производство удобрений, на которое в настоящее время приходится 1–2% мирового потребления энергии.