科學(xué)家利用石墨烯牽引光束，改變閃電路徑

據(jù)外媒報(bào)道，雷擊是引發(fā)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(qū)的破紀(jì)錄大火。現(xiàn)在，一個(gè)國(guó)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(guò)太陽(yáng)表面的溫度，所以當(dāng)閃電擊中干燥的草地、灌木或樹(shù)木時(shí)就會(huì)引發(fā)火災(zāi)。再加上氣候變化正在減少本已容易發(fā)生火災(zāi)的地區(qū)的降雨量，同時(shí)也有可能增加雷暴的強(qiáng)度，于是一個(gè)危險(xiǎn)的配方就此誕生。而今年的災(zāi)難可能會(huì)成為令人擔(dān)憂的常態(tài)。

但如果我們有一種可以被帶到風(fēng)暴發(fā)生的地點(diǎn)并設(shè)置引導(dǎo)閃電遠(yuǎn)離火災(zāi)危險(xiǎn)或脆弱的建筑物的便攜式設(shè)備又會(huì)怎么樣呢？由于澳大利亞國(guó)立大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、德克薩斯A&M大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員的一項(xiàng)新研究可能離現(xiàn)實(shí)又近了一步。

該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中展示了這一概念，他們首先使用兩個(gè)被空氣間隙隔開(kāi)的帶電平行板以此重現(xiàn)暴風(fēng)雨條件。通常情況下，電流會(huì)在兩塊板之間隨機(jī)跳動(dòng)、模擬閃電，但通過(guò)運(yùn)用一些巧妙的物理原理，研究人員能控制閃電的運(yùn)動(dòng)方向。

在自然界中，閃電本質(zhì)上是尋找最導(dǎo)電路徑來(lái)完成從云到云或從云到地的電路的電流。對(duì)于我們這些普通的觀察者來(lái)說(shuō)，當(dāng)閃電呈弧形或分叉狀穿過(guò)天空時(shí)，這條路徑通?？雌饋?lái)是隨機(jī)的，但它們實(shí)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(dǎo)電性。

從理論層面上來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)給閃電提供一個(gè)非常導(dǎo)電的路徑來(lái)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(qiáng)度高、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，這可以創(chuàng)造完美的路徑。

該項(xiàng)研究論文合著者Andrey Miroshnichenko告訴媒體，他們?cè)诎逯g引入熱石墨烯顆粒，為了做到這一點(diǎn)，他們使用了所謂的牽引光束。牽引光束是一種空心核心激光束，粒子會(huì)被困在其中。

據(jù)了解，這種牽引光束在粒子上的應(yīng)用已經(jīng)有十年了。本質(zhì)上，粒子被困在空心激光束的中心，每當(dāng)它們漂移到光中時(shí)一種稱為光吸熱力的小推力就會(huì)把它們推回到較暗的中心。來(lái)自激光的能量碰巧也會(huì)推動(dòng)粒子向前并使它們升溫。當(dāng)它們變得足夠熱時(shí)，它們會(huì)電離周圍的空氣、沿著激光束創(chuàng)造出一條傳導(dǎo)性更強(qiáng)的路徑，此時(shí)，閃電幾乎無(wú)法抗拒這條路徑。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，無(wú)論把牽引光束指向哪里，閃電都更有可能擊中你。

這些效果在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的視頻中表現(xiàn)得非常明顯。第一個(gè)片段展示了石墨烯微粒束，它們?cè)诟邷叵掳l(fā)出明亮的光芒，你甚至看不見(jiàn)通過(guò)它們的電流。在第二段視頻中，閃電表現(xiàn)地更加明顯--第一道閃電正好沿著光束移動(dòng)。之后，光束被關(guān)掉，但接下來(lái)的幾次撞擊仍會(huì)沿著殘留熱量留下的粗糙路徑進(jìn)行。在視頻的最后，閃電又回到了正常的隨機(jī)模式。
責(zé)編AJX