ابداع ماده جدید در ژاپن برای افزایش بازده انرژی خورشیدی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، به نقل از یورک‌الرت، دو فنجان آب گرم، یک فنجان آب جوش تولید نمی‌کند، اما در دنیای کوانتومی، چندین فوتون کم‌انرژی می‌توانند با هم ترکیب شوند و یک فوتون با انرژی بالاتر را تولید کنند.

 گروهی از پژوهشگران «دانشگاه کیوشو» (Kyushu University) یک ماده مولکولی حالت جامد ابداع کرده‌اند که نور مرئی را زیر نور معمولی خورشید در فضای باز به نور فرابنفش ارتقاء می‌دهد و به راندمان تبدیل ۱.۹ درصد دست می‌یابد.

بیشتر مردم سعی دارند در تابستان از نور شدید فرابنفش دوری کنند. با وجود این، نور فرابنفش در زمینه‌های گوناگون از تصفیه هوا و پخت رزین در چاپ سه‌بعدی گرفته تا سخت شدن ژل در پر کردن دندان و طراحی ناخن ضروری است. با وجود اهمیت نور فرابنفش، این نور تنها حدود ۶ درصد نور خورشید را که به سطح زمین می‌رسد، تشکیل می‌دهد و تنها کسری از آن عملاً قابل استفاده است.

«یوئیچی ساساکی» (Yoichi Sasaki)، دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه کیوشو و از پژوهشگران این پروژه گفت: کاری که ما در این پژوهش انجام می‌دهیم، جمع کردن انرژی دو فوتون نور مرئی برای ایجاد یک فوتون فرابنفش است. این یک فرآیند جذاب به نام «تبدیل افزایشی فوتون» است.

ماده تنظیم‌شده توسط این گروه پژوهشی، ویژگی‌هایی را مانند گسیل نور قوی، حالت‌های برانگیخته با عمر طولانی و انتقال انرژی کارآمد نشان می‌دهد و به بازدهی کوانتومی فلورسانس حالت جامد بالای ۶۰ درصد دست می‌یابد. با ارائه یک مولکول، سیستم به بازدهی تبدیل بالای ۱.۹ درصد می‌رسد.

 ساساکی گفت: این یعنی تقریباً به ازای هر صد فوتون جذب‌شده نور مرئی، دو فوتون فرابنفش تولید می‌شود. شاید کم به نظر برسد، اما این مقدار فقط با نور طبیعی خورشید کار می‌کند. بیشتر مواد حالت جامد حتی در شدت نور بسیار بالاتر نیز نمی‌توانند این کار را انجام دهند.

این ماده فراتر از کارآیی، مزایایی را نیز برای استفاده در دنیای واقعی از جمله ساخت ساده و کم‌هزینه مواد اولیه ارائه می‌دهد. این گروه پژوهشی، کاربرد‌های بالقوه‌ای را در فوتوکاتالیز خورشیدی، تصفیه هوای داخل ساختمان و چاپ سه‌بعدی با شدت کم پیش‌بینی می‌کنند. این پژوهش در مجله «Nature Communications» به چاپ رسید.