環境課題を解決するための新しいフォトニクス研究

Optica Foundation 20 の受領者番目 アニバーサリー チャレンジ レポート 水質汚染、エネルギー消費、大気汚染への取り組み

  • オプティカ ファンデーション 20番目 アニバーサリー チャレンジの受賞者は、環境をサポートするためにフォトニクスの進歩を追求しています

  • 新しい研究では、光を使用して、費用対効果の高いポータブルな水感知システムを作成しています。 リアルタイムの水質評価システムを導入。 「廃」熱を電気に利用する方法を評価する。 大気中のガス排出量を監視する

  • ケニア、ネパール、スペイン、タイで実施された作業は、世界的な影響を与えることを目的としています

ワシントン、2022 年 11 月 17 日–(BUSINESS WIRE)–(ビジネスワイヤ) — 本日、オプティカ財団は、地球環境問題を解決する有望なフォトニクス研究の詳細を発表しました。 財団の20をフィーチャー番目 アニバーサリー チャレンジの受賞者であるこの研究は、水源で水の純度をテストするための費用対効果の高い新しい方法を導入することを目的としています。 水の汚染物質を検出するための手頃な価格のリアルタイム システムを提供します。 熱エネルギーを利用し、電力需要に適用します。 空気質の微量汚染物質を感知します。

「このフォトニクス研究は、重大な環境問題に対処するための斬新で強力なアプローチを模索しています」と、20周年記念チャレンジ選考委員会の委員長であり、2016年オプティカの社長であるアラン・ウィルナーは述べています。 「選考委員会は、受賞者の進捗状況を監視し、その結果が利用可能になり次第共有することに興奮しています。彼らの仕事が社会に大きな影響を与えることを楽しみにしています。」

20日からの環境作業番目 アニバーサリーチャレンジには以下が含まれます:

ポータブル水感知

  • Dismas Choge、エルドレット大学、ケニア
    センシング用の調整可能なマルチカラー レーザーの開発: 水質汚染物質のハイパースペクトル検出のケース スタディ
    研究要旨

    国連によると、淡水生態系の健全性が不明なため、30 億人以上が危険にさらされています。1 ポータブルで費用対効果の高い検出システムを使用すると、不純で危険な水源を特定するのに役立ちます。また、ケニアのエルドレット大学の Dismas Choge による新しい研究では、検出のために展開できる多色物理レーザーの開発に焦点を当てることで、この問題に対処しています。水の汚染物質。

    「今日、水の評価のための原子発光分光法または質量分析法には、非常に高価な機器が必要であり、結果を得るためにサンプルを事前に準備して分析する必要があります」と Choge 氏は説明しました。 「私の提案は、より迅速な結果を提供する光学システムを開発することです。さらに、サンプルを破壊しないため、汚染物質検出への展開をサポートします。」

    水質評価に対するこの斬新なアプローチは、調整可能な物理レーザーを備えた光学センシング システムを活用します。 設計では、結果と効率を最大化するために、関連する検出波長、帯域幅、および出力が考慮されます。 理論的な設計が確立されると、Choge はテスト用のプロトタイプ デバイスを製造する予定です。

    「約6か月で、最適なデバイスを開発する際に評価するために、さまざまな特性を持ついくつかのプロトタイプを作成できると思います」と彼は共有しました.

リアルタイム水感知

  • Ashim Dhakal、Phutung Research Institute、ネパール
    飲料水中の糞便性大腸菌群を検出するための手頃な価格のリアルタイム水質評価システム (WAS) の試験運用
    研究要旨

    世界保健機関によると、世界中で少なくとも 20 億人が糞便で汚染された飲料水源を使用しており、毎年 829,000 人が安全でない飲料水、衛生設備、手指衛生の結果として下痢で死亡しています。2 明確な監視、サンプリング、および検出なしに水質浄化を行うことはできず、これらの取り組みをサポートするために導入されるシステムは費用がかかる可能性があり、その使用から最も恩恵を受ける地域でそれらを利用できるようにします. 現在、ネパールのプトゥン研究所のアシム・ダカルによる応用研究により、費用対効果が高く効率的な選択肢が間近に迫っている可能性があります。

    「水をテストする従来の方法は、水を培養して存在する微生物を分析することです。このアプローチには、インフラストラクチャ、化学物質、薬剤、および約 24 時間の培養時間が必要です」と Dhakal 氏は述べています。 「低コストでリアルタイムに情報を得る光学技術で水を評価してみませんか?」そんな思いからこの作品が生まれました。

    Dhakal は、光を使用して水源内の糞便性大腸菌群の存在を検出するフラット レンズ光学システムを提案しています。 このシステムはポータブルで、リアルタイム分析を実行し、現在の方法論のわずかなコストでユーザーフレンドリーな読み取りを提供できます。

    Dhakal は現在、4 つの既存のプロトタイプの改良に取り組んでおり、今後 3 か月でこれらのセンサーベースのシステムの 5 つの異なるプロトタイプを試験運用できるようになると期待しています。 そこから、アジャイル テスト アプローチの一環として経験とフィードバックを収集するためのエンド ユーザー ワークショップを組織し、3 回の反復でプロトタイプを改良し、テクノロジをより広い規模で展開することを計画しています。

    この作業により、システムのコストが削減され、誰もが自分の水を評価できるようになります.人々はより意識し、水の評価と調整のための安価なシステムを持つようになり、それは多くの命を救うことにつながる可能性があります。ダカールを上る。

エネルギー源としての廃熱

  • Michela Florinda Picardi、ICFO – フォトニクス科学研究所、スペイン
    THUNDER – エネルギーリサイクルのための熱非偏光放射設計
    研究要旨

    工業的または自然的なあらゆるプロセスは、製品として熱を発生させます。 たとえば、何時間も点灯した後の電球の外部温度を考えてみましょう。最新の技術を使用しても、電球が生成するエネルギーの一部は電球を温めるために費やされます。 現在、ミケラ・フロリンダ・ピカルディ (ICFO – フォトニクス科学研究所、スペイン) は、この熱を利用してエネルギー源に変換する独自のアプローチを提案しています。

    「私の研究は、ナノフォトニクスでは知られているが、熱放射ではこれまで使用されたことのない物理原理に基づいています」とピカルディ氏は述べています。 「熱は光に変換され、光は電気を生成するために使用されます。そのため、その廃熱を利用して無料でエネルギーを生成する場所に到達できます。すべてのプロセスがエネルギー源になる可能性があります。それは画期的なものになる可能性があります。 .” .”

    熱放射の力を利用するようにサーマルエミッターを設計することにより、ピカルディは光の性質に固有の特性を活用して特定の現象を達成することを計画しています。 その成果は、熱放射スペクトルを操作してエネルギー出力を最大化するために使用されます。

    今後 6 か月間、ピカルディは、この概念の枠組みを構築するための形式の開発に取り組んでいきます。 「これらの現象は新しいものではありませんが、熱光で観測されたことはありません。私たちはそれがどのように見えるべきかを知っていますが、そこに到達するための地図を持っていません。それが私の仕事です」と彼女は言いました.

クリーンな温室効果ガス (CO2 およびメタン) の監視

  • Wanvisa Talataisong、スラナリー工科大学、タイ
    微量汚染物質と温室効果ガス監視のための革新的な光ファイバー デバイス
    研究要旨

    気候変動に関する国連政府間パネルによると、今世紀末までに気温上昇を摂氏 1.5 度に制限するというパリ協定の中央目標を達成するには、2030 年までに CO2 排出量を 2010 年のレベルと比較して 45% 削減する必要があり、その目標を達成するには不十分なままです。3 Talataesong 氏の研究は、排出量をクリーンかつ費用対効果の高い方法で監視して、個々の地域で迅速に排出量に対処する新しい方法を導入します。

    「光学センサーはクリーン テクノロジー センサーです」と Talataisong 氏は述べています。 「光の特性だけを利用し、化学薬品を使用しないため、長期的なガス監視に適しています。また、より手頃な価格のソリューションにもなります。」

    Talatasong の提案では、CO2 とメタンの排出を監視するための光学センシング技術に 3 つのオプションが導入されています。 2. 安価なオプションを作成するために独自の技術で製造された中空コア ファイバー。 3. ナノ粒子検出用のファイバー ブラッグ グレーティング。 彼女は 6 か月以内に、最初の 2 つのセンサーのプロトタイプを作成し、3 つ目の可能性に関する初期研究を行って、費用対効果が高く効率的な方法で大気質を監視する方法をサポートし、地方自治体が大気汚染に戦略的に対処するための道筋を提供することを期待しています。 . その源で。

    「私がこの技術を開発することで、私たちの国や国民が温室効果ガスを検出するためのクリーンな技術を手に入れることができるようになります。これらのセンサーは、社会にどれだけ影響を与えているかを示し、将来的に産業に実際の影響を与える可能性があります」と Talataisong 氏は結論付けました。 . .

オプティカ財団は、その 20 を立ち上げました番目 アニバーサリー チャレンジは、初期のキャリアの専門家から斬新なアイデアを引き出し、シード マネーを提供して、環境、健康、および情報の分野で影響力のある仮説を調査します。 受賞者のそれぞれは、アイデアを探求し、重要な世界的問題に対処するための措置を講じるために 10 万米ドルを受け取りました。 受領者はこれらのプロジェクトに取り組み始めており、2023 年の第 2 四半期までに最初の結果を報告する予定です。詳細と彼らの旅をたどるには、optica.org/foundationchallenge にアクセスしてください。

オプティカについて

Optica (旧 OSA)、Advancing Optics and Photonics Worldwide は、この分野における知識の生成、応用、アーカイブ、および普及を促進することに専念している協会です。 1916 年に設立された、科学者、エンジニア、ビジネス プロフェッショナル、学生、および光の科学に関心のあるその他の人々のための主要な組織です。 オプティカの著名な出版物、会議、オンライン リソース、対面式の活動は、発見を促進し、実際の応用を形作り、科学的、技術的、教育的成果を加速させます。 詳細については、Optica.org をご覧ください。

オプティカ財団について

2002 年に設立された Optica Foundation は、協会の学生および初期のキャリア コミュニティを支援する慈善活動を行っています。 私たちは次世代のリーダーやイノベーターを育成し、高度な学位プログラムを進め、世界中の研究、エンジニアリング、ビジネスの積極的なメンバーになりました。 この財団はまた、Optica の賞および栄誉プログラムへの寄付金を確保するためにも活動しています。 財団は 501(c)(3) 非営利団体として登録されています。 詳細については、optica.org/foundation をご覧ください。

1 https://www.unwater.org/water-facts/water-quality-and-wastewater
2 https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/drinking-water
3 https://unfccc.int/news/cop27-in-sharm-el-sheikh-to-focus-on-delivering-on-the-promises-of-paris

businesswire.com でソース バージョンを表示: https://www.businesswire.com/news/home/20221115006373/en/

連絡先

Colleen Morrison、CFM コミュニケーション、colleen@cfm-communications.com
アシュリー・コリアー、オプティカ、acollier@optica.org

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