داغ ترینها: ....

نانوبلورهایی که نور خورشید را به انرژی تبدیل می کنند

نانوبلورهایی که نور خورشید را به انرژی تبدیل می کنند

به گزارش کمیاب آنلاین، گروهی از پژوهشگران ژاپن و چین در یک پژوهش مشترک، نانوبلورهایی ساخته اند که می توانند نور خورشید را به انرژی تبدیل کنند.


به گزارش کمیاب آنلاین به نقل از ایسنا، فناوری های نوآورانه در کوشش برای رسیدن به یک آینده پایدار، به صورت مداوم درحال توسعه هستند تا منابع انرژی تجدیدپذیر را به صورت موثرتری مهار کنند.
به نقل از نانو مگزین، گروهی از پژوهشگران «مؤسسه فناوری توکیو»(TITech) در ژاپن و «دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ»(NYCU) در چین، گامهای قابل توجهی را در این راه برداشته اند.
این گروه پژوهشی، پیشگام روشی هستند که طیف های نور خورشید را از اشعه فرابنفش گرفته تا فروسرخ نزدیک به صورت کامل برای تولید هیدروژن خورشیدی جذب می کند. این پژوهش به یک شکاف مهم در فناوری های خورشیدی کنونی می پردازد که عموما طیف فروسرخ نزدیک نور خورشید را نادیده می گیرند.
ماهیت نور خورشید شامل طول موج های متنوعی است که هر کدام پتانسیل انرژی خویش را دارند. فناوری های سنتی خورشیدی در بهره برداری از طیف های فرابنفش و مرئی ماهر بوده اند اما طیف فروسرخ نزدیک زیاد مورد استفاده قرار نگرفته است. «تسو فو مارک چانگ»(Tso-Fu Mark Chang) دانشیار مؤسسه فناوری توکیو، «چون یی چن»(Chun-Yi Chen) مدرس این موسسه و پروفسور «یونگ جونگ هسو»(Yung-Jung Hsu) استاد دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ برای غلبه بر این چالش، یک پروژه پیشگامانه را آغاز کردند تا پتانسیل طیف فروسرخ نزدیک را بیشتر مورد بررسی قرار دهند.
نوآوری آنها به ایجاد یک نانوبلور «Au@Cu۷S4 yolk@shell» انجامید که یک جهش قابل توجه در تبدیل انرژی خورشیدی بود. پژوهش آنها، پتانسیل این نانوبلور را بعنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر برجسته می کند و قدرت تلاشهای علمی مشترک را نشان میدهد.
مرکز این پیشرفت، پدیده ای است که بعنوان «تشدید پلاسمون سطحی موضعی»(LSPR) شناخته می شود و یک خصوصیت نوری متمایز موجود در نانوساختارهای طلا و سولفید مس است. این خصوصیت را میتوان برای جذب طول موج های متعدد همچون طیف های مرئی و فروسرخ نزدیک تنظیم کرد. پژوهشگران با ادغام این مواد، یک فوتوکاتالیست را ابداع کردند که به طیف گسترده تری از نور خورشید نسبت به آن چه پیش تر امکان پذیر بود، واکنش نشان میدهد.
هسو و چانگ خاطرنشان کردند: ما متوجه شدیم که تولید هیدروژن مبتنی بر یک طیف گسترده، به تازگی بعنوان یک منبع بالقوه انرژی سبز درحال افزایش است. ما همزمان دیدیم که هم اکنون گزینه های زیادی برای فوتوکاتالیست های کنونی وجود ندارند که بتوانند به تابش نور فروسرخ نزدیک واکنش نشان دهند.
پژوهشگران برای غلبه بر این مشکل، از خصوصیت های مناسب تشدید پلاسمون سطحی موضعی در نانوساختارهای طلا و سولفید مس استفاده کردند. ساخت این نانوبلورهای جدید از راه یک واکنش تبادل یونی انجام شد. پژوهشگران از روش های تحلیلی پیچیده ای مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا، طیف سنجی جذب پرتو ایکس و طیف سنجی جذب زودگذر جهت بررسی خصوصیت های نانوبلورها استفاده کردند.
این تحلیل ها، ساختار yolk@shell نانوبلورها را آشکار کرد که دارای خصوصیت های نوری پلاسمونی دوگانه است. علاوه بر این، داده های طیف سنجی فوق سریع نشان دادند که نانوبلورها در معرض نورهای مرئی و فروسرخ نزدیک، حالت های بلندمدت جداسازی بار را از خود نشان می دهند که پتانسیل آنها را برای تبدیل موثر انرژی خورشیدی ثابت می کند.
نانوساختار yolk@shell در افزایش کارآیی فوتوکاتالیستی نانوبلورها بسیار موثر بود. چن توضیح داد: فضای محدود درون پوسته توخالی، انتشار مولکولی را بهبود بخشید و در نتیجه، تعامل بین گونه های فعال را افزایش داد. علاوه بر این، تحرک ذرات یک نقش مهم را در ایجاد محیط واکنش ایفا کرد چونکه آنها توانستند محلول را به صورت موثر برای واکنش نشان دادن تحریک کنند.
این سیستم فوتوکاتالیستی پیشرفته، بازدهی کوانتومی قابل توجهی را نشان داد و به موفقیت ۹.۴ درصد در محدوده طیف مرئی و ۷.۳ درصد در محدوده طیف فروسرخ نزدیک برای تولید هیدروژن دست یافت. به صورت منحصربه فرد، این سیستم نیازی به افزودن کاتالیزورهای کمکی ندارد که معمولاً برای سایر فرآیندهای فوتوکاتالیستی به منظور افزایش تولید هیدروژن ضروری هستند.
این پژوهش، بستری را برای تولید سوخت خورشیدی پایدار و کارآمد عرضه می کند که قادر به تولید هیدروژن استثنایی است و به طیف نوری گسترده پاسخ می دهد. این ویژگی، کاربرد تشدید پلاسمون سطحی موضعی را در طلا و سولفید مس برای مهار انرژی طیف فروسرخ نزدیک نشان میدهد و زمینه را برای اکتشافات آینده به منظور تقویت خصوصیت های تشدید پلاسمون سطحی موضعی در نیمه رساناهای متعدد فراهم می آورد.




منبع:

1402/12/13
16:18:25
5.0 / 5
321
تگهای خبر: پروژه , تولید , سیستم , فناوری
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۱ بعلاوه ۳
لینک دوستان كمیاب آنلاین