使用量子真空涨落驱动产物生成的系统技术方案

本文描述了结合有卡西米尔腔诸如光学卡西米尔腔或等离子体激元卡西米尔腔的系统。与所述卡西米尔腔的外部相比，所述卡西米尔腔修改了其内的零点能量密度。在所公开的系统中，所述卡西米尔腔与产物生成装置配对，并且零点能量密度的差异用于直接驱动产物诸如化学反应产物或发射光的生成。应产物或发射光的生成。应产物或发射光的生成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用量子真空涨落驱动产物生成的系统
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年9月23日提交的美国临时申请号62/904,666、2019年5月10日提交的美国临时申请号62/920,636以及均于2020年4月22日提交的美国专利申请号16/855,890、16/855,892和16/855,897的权益和优先权。这些申请据此以引用方式全文并入。


[0003]本专利技术属于装置领域。本专利技术整体涉及用于生成诸如燃料和光等产物的量子装置。

技术介绍

[0004]根据量子理论，量子真空充满了量子真空涨落形式的电磁辐射。关于是否可以收集这种能量(以及如果可以，如何收集)已进行了大量讨论。收集这种能量的一个主要问题是它形成了能量基态，因此不会从一个区流到另一个区。然而，量子真空能量是几何相关的，其密度在卡西米尔腔内比在卡西米尔腔外低。因此，卡西米尔腔的使用开启了利用量子真空涨落将能量从一个位置驱动到另一个位置的可能性。

技术实现思路

[0005]本文描述了用于生成诸如燃料和光等产物的装置。在实施例中，本文描述的装置使用其中量子真空的能量密度不同的两个不同区来驱动能量通过装置，从而可捕获一部分能量和/或将其直接用于驱动化学反应或在生成光的过程中使用。
[0006]在一方面，公开了用于生成和捕获由量子真空涨落激发的电荷载流子的系统。本方面的系统可使用相对于装置(诸如产物生成装置)的量子真空涨落中的不对称性来驱动能量流或颗粒流或波通过装置以用于生成产物(诸如燃料或光)。本方面的系统还可包括或替代地包括具有允许快速传输和/或捕获由量子真空涨落激发的电荷载流子的结构的产物生成装置。在一些实施例中，本方面的系统可包括卡西米尔光催化剂或卡西米尔光源。
[0007]本方面的示例性系统可包括产物生成装置和邻接该装置的零点能量密度降低结构。在实施例中，零点能量密度降低结构提供相对于装置的不对称性，该不对称性驱动能量或颗粒或波流穿过装置。本文公开的装置与光电解系统，或利用来自外部施加的电压或电流的光，或在光电解的情况下来自光源的光来生成诸如燃料或光等产物并且能够产生即使在不存在外部照明或功率的情况下也发生的能量流、颗粒流或波的装置区分开来。换句话讲，无论是在黑暗条件下还是在光照条件下，无论电压或电流是否由外部源提供，所公开的装置都能够产生燃料或光。
[0008]上述不对称性可在产物生成装置的第一区与产物生成装置的第二区之间产生电压差。该不对称性可在产物生成装置的第一区与产物生成装置的第二区之间产生净电荷流。该不对称性可与在不存在零点能量密度降低结构时在产物生成装置的第一侧上的零点能量密度相比，使电子装置的第一侧上的零点能量密度降低。该不对称性可提供产物生成
装置的第一侧上的第一零点能量密度与产物生成装置的第二侧上的第二零点能量密度之间的差，使得该差驱动能量流通过产物生成装置。
[0009]在本方面的系统中，由产物生成装置使用能量流的至少一部分，诸如以生成光或生产燃料。与用于燃料生产的传统光发射装置和光催化系统、电化学光解系统和光电解系统相比，即使在没有从外部电源向产物生成装置施加电压或电流和/或不存在外部照明源的情况下，也发生能量流。
[0010]可与本方面的系统一起使用的示例性零点能量密度降低结构包括卡西米尔腔。例如，零点能量密度降低结构可包括光学卡西米尔腔或等离子体激元卡西米尔腔。
[0011]在本方面的系统的期望产物为燃料的情况下，产物生成装置包括化学反应装置，其中由能量流生成反应产物。可选地，产物生成装置包括电解装置或光催化装置。一种示例性化学反应装置包括：第一电极，该第一电极邻接零点能量密度降低结构；第二电极，该第二电极与第一电极电连通；以及电解质，该电解质介于第一电极与第二电极之间。这种配置可操作以用于电解水。
[0012]在本方面的系统的期望产物为光的情况下，产物生成装置包括光发射装置，其中能量流引起光的直接生成。例如，光发射装置可包括荧光体，该荧光体定位成与零点能量密度降低结构相邻，以便提供阴极发光结构。其他有用的光发射装置包括包含等离子体激元驱动的光发射装置或表现出负微分电阻的结构的那些。
[0013]不希望受任何特定理论的束缚，本文可讨论与本专利技术相关的基本原理的信念或理解。应认识到，无论任何机械解释或假设的最终正确性如何，本专利技术的实施例仍然是可操作的和有用的。
附图说明
[0014]图1提供了示出量子真空辐射和黑体辐射的能量密度谱的曲线图。
[0015]图2提供了根据一些实施例的由能量密度差驱动的示例性装置的示意图。
[0016]图3提供了根据一些实施例的由能量密度差驱动的示例性系统的示意图。
[0017]图4提供了根据一些实施例的与示例性装置相邻的示例性卡西米尔腔的横截面图示。
[0018]图5提供了根据一些实施例的示例性卡西米尔光注入器的横截面图示。
[0019]图6提供了根据一些实施例的示例性等离子体激元卡西米尔腔的横截面图示。
[0020]图7提供了根据一些实施例的示例性等离子体激元注入器装置的横截面图示。
[0021]图8提供了根据一些实施例的示例性卡西米尔光催化剂的横截面图示。
[0022]图9A、图9B和图9C提供了根据一些实施例的示例性卡西米尔光源的横截面图示。
[0023]图10A提供了根据至少一些实施例的用于制造示例性卡西米尔阴极发光系统的图案布局。
[0024]图10B提供了根据一些实施例的示例性卡西米尔阴极发光系统的横截面图示。
具体实施方式
[0025]量子真空涨落用电磁辐射填充所有空间。该辐射在自由空间中的能量密度为
[0026][0027]其中h为普朗克氏常数，f为辐射频率，c为光速，k为波耳兹曼常数，并且T为温度。方程1括号中的第一项是由于非零温度下的热黑体辐射，第二项与温度无关并且对应于量子真空辐射。
[0028]方程1中温度相关项和温度无关项的能量密度(ρ(hf))谱如图1所示，其中数据绘制为光子能量hf的函数，其中h为普朗克氏常数，并且f为光频，随波长的倒数而变化。在300K时，热分量(在图1中标记为黑体(hf))在光谱的可见光部分在红外线中达到最大值，而量子真空辐射(在图1中标记为QVR(hf))分量随频率的三次方而增大，并且在可见光频率和更高频率下变得比光谱的热分量大得多(如上面的方程1和下面的方程2所示)。对于300K黑体辐射，量子真空辐射分量超过7THz以上任何频率的热部分，对应于大约29meV的光子能量。由于高频下光谱的量子真空辐射部分的能量密度比热谱的能量密度大得多，因此可从量子真空辐射中获得更多的能量。
[0029]收集和使用由量子真空辐射产生的能量似乎并不违反任何物理定律，但由于能量与基态的能量相对应，因此通常没有能量流动的驱动力。然而，量子真空辐射是几何相关的，其密度在不同的空间区可能不同。例如，零点能量密度降低结构可建立一个几何条件，其中一个空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，所述系统包括：产物生成装置；以及零点能量密度降低结构，其邻接所述产物生成装置，所述零点能量密度降低结构提供相对于所述产物生成装置的不对称性，所述不对称性驱动能量流通过所述产物生成装置。2.根据权利要求1所述的系统，其中即使在不存在外部照明源时也发生所述能量流。3.根据权利要求1所述的系统，其中即使在不存在从外部源向所述产物生成装置施加电压或电流时也发生所述能量流。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述零点能量密度降低结构包括卡西米尔腔。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述零点能量密度降低结构包括光学卡西米尔腔。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述零点能量密度降低结构包括等离子体激元卡西米尔腔。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述产物生成装置包括由所述能量流驱动的化学反应装置。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述产物生成装置包括燃料生产装置。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述产物生成装置包括电解装置。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述产物生成装置包括光催化装置。11.根据权利要求9所述的系统，其中所述产物生成装置包括：第一电极，所述第一电极邻接所述零点能量密度降低结构；第二电极，所述第二电极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：加勒特，
申请(专利权)人：科罗拉多大学董事会，法人团体，
类型：发明
国别省市：