การเรืองแสงด้วยคลื่นวิทยุที่เกิดจากอะตอมคาร์บอน-14 ที่ปล่อยเบต้าออกมาในฟิล์มเพชรเทียม และบันทึกด้วยกล้องที่มีความเข้มแสงน้อย
เครดิตภาพ: มหาวิทยาลัยบริสตอล
แบตเตอรี่ก้อนแรกที่ทำจากคาร์บอน-14 ห่อหุ้มอยู่ภายในเพชรที่สามารถใช้แทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมาตรฐานได้ถูกสร้างขึ้น โดยใช้เวลาหลายปีของการวิจัย
แบตเตอรี่อาจมีราคาสูงกว่าอัญมณีทั่วไปจากนักสะสมมาก แต่ผู้ผลิตมีเป้าหมายที่ใหญ่กว่าตลาดเครื่องประดับ เครื่องมือที่ขับเคลื่อนโดยอุปกรณ์ดังกล่าวอาจมีอายุการใช้งานนับพันปี หากมีความเกี่ยวข้องกันในทันทีมากขึ้น สิ่งเหล่านี้อาจมีอายุการใช้งานยาวนานเมื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ โดยไม่จำเป็นต้องดำเนินการเปลี่ยนใหม่
คาร์บอน-14 เป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีว่าเป็นไอโซโทปที่มีประโยชน์อย่างยิ่งซึ่งถูกดูดซับจากบรรยากาศในการสังเคราะห์ด้วยแสงพร้อมกับคาร์บอนอื่นๆ ก่อนที่จะสลายตัวอย่างช้าๆ อัตราการสลายตัวที่คาดการณ์ได้ช่วยให้นักโบราณคดีสามารถกระดูกโบราณหรือเครื่องมือไม้
Carbon-14 ประสบความสำเร็จอีกประเภทหนึ่งจากการขับร้องของ Sting ในการต่อต้านนิวเคลียร์ในปี 1980เราเย็บตะเข็บดำ- นักดนตรีมีตั้งแต่เปลี่ยนมุมมองของเขาเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกลายเป็นประเด็นที่น่ากังวลมากขึ้น แต่เพลงนี้ได้แนะนำคนรุ่นหนึ่งให้รู้จักกับแนวคิดที่ว่าคาร์บอน-14 คือ "อันตรายถึงชีวิต 12,000 ปี" น่าแปลกที่บางคนชอบเพลงนี้ตั้งแต่ยังเป็นวัยรุ่นอาจพบว่าไอโซโทปที่ถูกปีศาจทำให้อายุยืนยาวขึ้นแทนที่จะฆ่าพวกเขา
“แบตเตอรี่เพชรเป็นวิธีที่ปลอดภัยและยั่งยืนในการจ่ายพลังงานในระดับไมโครวัตต์อย่างต่อเนื่อง” Sarah Clark จาก UK Atomic Energy Authority (UKAEA) กล่าวในคำแถลง- “เทคโนโลยีไมโครพาวเวอร์ของเราสามารถรองรับการใช้งานที่สำคัญทั้งหมดตั้งแต่เทคโนโลยีอวกาศและอุปกรณ์รักษาความปลอดภัยไปจนถึงการปลูกถ่ายทางการแพทย์” ศาสตราจารย์ทอม สก็อตต์จากมหาวิทยาลัยบริสตอลกล่าวเสริม
คาร์บอน-14 สลายตัวเป็นไนโตรเจน-14 และปล่อยรังสีบีตาออกมาในกระบวนการ การแผ่รังสีเบต้าเป็นเพียงอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็ว และเมื่อคาร์บอน-14 ถูกห่อหุ้มไว้ภายในเพชรคาร์บอนธรรมดาที่มีการเจืออย่างเหมาะสม มันจะสร้างกระแสขึ้นมา สายไฟที่ติดอยู่กับเพชรสามารถนำไฟฟ้าไปยังจุดที่ต้องการได้ ทีมงานของสก็อตต์และคลาร์กได้สร้างแท่นขุดเจาะพลาสมาของตนเองเพื่อกักเก็บคาร์บอน-14 และองค์ประกอบโด๊ปเพื่อสร้างเพชรที่ห่อหุ้ม
ครึ่งชีวิตที่ยาวนานและการแปลงเป็นไฟฟ้าโดยตรงทำให้เพชรคาร์บอน-14 เป็นแหล่งพลังงานขั้นสูงสุดในสถานการณ์ที่ต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย แต่ความน่าเชื่อถือในระยะยาวถือเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างการใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่ การปลูกถ่ายทางการแพทย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่ฝังลึกในร่างกายซึ่งยากต่อการเปลี่ยน และเครื่องมือที่ส่งไปยังห้วงอวกาศหรือสถานที่ที่เข้าถึงยาก เช่น ภูเขาไฟที่หลับใหล
นาซ่า เมื่อเร็วๆ นี้เครื่องมือวิทยาศาสตร์พลาสมาของยานโวเอเจอร์ 2 เนื่องจากแหล่งพลังงานของยานอวกาศเหลือน้อย ยานโวเอเจอร์ทั้งสองลำใช้ความร้อนที่เกิดจากพลูโตเนียม-238 ซึ่งจะลดลงครึ่งหนึ่งทุกๆ 87.7 ปี หลังจากเปิดตัวมากกว่า 40 ปี เกิดความร้อนน้อยลง 30 เปอร์เซ็นต์
อย่างไรก็ตาม Carbon-14 มี5,700 ปี (ดูเหมือนว่ากรอบเวลาของสติงจะถูกเลือกเพื่อจุดประสงค์ด้านบทกวี) หากอาร์คิมิดีสสร้างแบตเตอรี่ที่ทรงพลังพอๆ กับยานโวเอเจอร์ตอนปล่อย 2,300 ปีต่อมา มันคงจะทำได้ดีกว่าแบตเตอรี่บนยานโวเอเจอร์ที่กำลังทำอยู่ในปัจจุบันหลังจากผ่านไป 47 ปี ภารกิจอวกาศในอนาคตที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่คาร์บอน-14 ไม่จำเป็นต้องเดินทางเร็วกว่ายานโวเอเจอร์มากนัก เพื่อให้ยังคงปฏิบัติการได้เมื่อผ่านดาวฤกษ์ใกล้เคียง
นักเดินทางและภารกิจอื่นๆ ไปยังระบบสุริยะชั้นนอกจำเป็นต้องใช้เครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กตริกกัมมันตรังสีหนักเพื่อเปลี่ยนความร้อนของการสลายกัมมันตภาพรังสีให้เป็นไฟฟ้า ธรรมชาติที่เบากว่ามากของแบตเตอรี่คาร์บอน-14 ไดมอนด์จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายในการทำภารกิจในอนาคตได้เร็วกว่ายานโวเอเจอร์
เราไม่เคยใช้คาร์บอน-14 เป็นแหล่งพลังงานมาก่อน เนื่องจากอายุการใช้งานที่ยาวนานหมายความว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจะต่ำ เว้นแต่คุณจะใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก เนื่องจากเป็นส่วนประกอบของกากนิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์จึงมีคาร์บอน-14 อยู่ไม่น้อย แต่คุณต้องแยกออกมาก่อน อย่างไรก็ตาม หากอิเล็กตรอนขับเคลื่อนกระแสโดยตรง แทนที่จะจ่ายพลังงานให้กับเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกอย่างไม่มีประสิทธิภาพ การคำนวณจะเปลี่ยนไป
ทีมสกอตต์เคยมีของบางสิ่งในลักษณะนี้โดยใช้คาร์บอน-14 ปริมาณเล็กน้อย แต่การขยายขนาดเพื่อทดแทนแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ โดยมีอายุการใช้งานนับพันเท่า ถือเป็นก้าวใหม่ ขณะเดียวกันพวกเขาก็ก้าวหน้ามากขึ้นแบตเตอรี่นิกเกิล-63ใช้แนวคิดเดียวกันในการสร้างกระแสภายในเพชรที่ห่อหุ้ม
