حقق علماء تقدما كبيرا في نقل الطاقة، وكفاءة غير مسبوقة باستخدام ما يسمى بجهاز "مضاد لليزر" لالتقاط طاقة الميكروويف المنتشرة، ما يجعل البشرية تقترب خطوة واحدة من مستقبل لاسلكي.
وفي الوقت الحاضر، يمكن تطبيق الشحن اللاسلكي لأجهزة مثل الهواتف الذكية، ولكن ضمن نطاق محدود للغاية وبدرجات متفاوتة من الكفاءة. وما يزال نقل الطاقة اللاسلكي بعيد المدى، على نطاق صناعي، إلى حد ما حلما بعيد المنال.
ومع ذلك، قام فريق من الباحثين في جامعة ماريلاند (UMD) بقفزة هائلة نحو جعلها حقيقة واقعة، من خلال التوسع في التقنيات الحالية لنقل الطاقة ذات المدى البعيد.
وتركز غالبية الأبحاث الحالية في المنطقة على حزم ضيقة من الطاقة، تهدف إلى مستقبل مستهدف ولكن فقدان الطاقة وقضايا الكفاءة كثيرة.
وفي المقابل، استكشف فريق UMD نقل الطاقة بعيد المدى دون الحاجة إلى حزم طاقة مركزة، من خلال استخدام مفهوم يعرف باسم "الليزر المضاد".
ويأتي الليزر نتيجة لتأثير الدومينو حيث يتم إطلاق البروتونات ذات اللون المحدد، ما يؤدي إلى تفاعل متسلسل مع بروتونات أخرى من اللون نفسه، وبالتالي إنشاء شعاع من الضوء نتعرف عليه كحزمة ليزر.
ومن ناحية أخرى، فإن "الليزر المضاد" يعكس هذه العملية؛ بدلا من تعزيز الفوتونات على طول مسار متماسك، تمتص الفوتونات المضبوطة.
وبقيادة أستاذ الفيزياء في UMD، ستيفن أنلاغ، من مركز المواد الكمومية (QMC)، قرر الفريق أنهم يريدون إثبات أن مثل هذا الليزر العكسي ممكن في بيئة أكثر تحديا، أقرب إلى العالم الحقيقي من المختبر.
ويقول أنلاغ: "أردنا نوعا من البيئة العشوائية والتعسفية والمعقدة، وأردنا أن نجعل الاستيعاب المثالي يحدث في ظل تلك الظروف الصعبة حقا. كان هذا هو الدافع وراء ذلك، وقد فعلناه".
وأنشأ الفريق ما وصف بأنه متاهة من الأسلاك يمكن أن تنتقل عبرها الموجات الكهرومغناطيسية، أو بشكل أكثر تحديدا الموجات الدقيقة (الموجات الدقيقة هي مرشح شائع في أبحاث نقل الطاقة نظرا لمرونتها وسهولة التلاعب بها).
وقام الفريق بعد ذلك بنقل الموجات الدقيقة ذات الترددات والسعات والمراحل المختلفة عبر المتاهة، إلى جهاز امتصاص مدمج في المركز. ومن خلال التجارب المتكررة باستخدام هذه المتاهة، صقل الباحثون الخصائص الدقيقة لأفران الميكروويف لزيادة كفاءة نقل الطاقة.
وفي أفضل السيناريوهات، امتص المتاهة 99.999% من القوة التي أرسلوها إليه - بداية واعدة.
وقام الفريق بعد ذلك بفحص قدرات نقل الطاقة اللاسلكية للنظام من خلال تكرار التجارب داخل تجويف، هذه المرة مع لوحين نحاسيين موضوعة في أي من طرفيها، مع وجود ثقب غير متماثل في المنتصف لعشوائية الموجات الدقيقة التي تم بثها لاحقا.
وبالتأكيد، مع التعديلات الصحيحة، حققوا كفاءة بنسبة 99.996%.
ويقول لي تشن، المعد الرئيسي للورقة البحثية: "إذا كان لدينا شيء نريد توصيل الطاقة إليه، فسنستخدم أولا معداتنا لقياس بعض خصائص النظام. وبناء على هذه الخصائص، يمكننا الحصول على إشارات الميكروويف الفريدة لهذا النوع من النظام. وسيمتصها الجسم تماما. ولكل كائن فريد، ستكون الإشارات مختلفة ومصممة خصيصا".
ولكن في الوقت الحالي، ما يزال النظام محدودا نتيجة الضبط الدقيق المطلوب؛ حتى التغيير الطفيف في البيئة يستلزم مجموعة جديدة من معلمات الميكروويف حتى يعمل نقل الطاقة.
لذا، من الناحية الافتراضية، فإن شحن جهاز كمبيوتر محمول لاسلكيا في مبنى مكتبي باستخدام النظام، يتطلب أن تظل جميع الكائنات الموجودة داخل المساحة في مكانها تماما حتى اكتمال نقل الطاقة.
ويجب أيضا فحص فعالية وسلامة مثل هذه التقنية في بيئة العالم الحقيقي لسنوات، قبل منح الموافقة التنظيمية.
ومع ذلك، سلط الباحثون الضوء على أن هذه التقنية تتمتع بجاذبية واسعة وتمثل خطوة رئيسية جديدة نحو مستقبل خال من الأسلاك.