برگ ها الهام بخش پنل های خورشیدی آینده می شوند
به گزارش بی دانلود، یک مطالعه جدید، نور جدیدی بر نحوه انتقال انرژی خورشیدی توسط گیاهان سبز و سایر موجودات فتوسنتزی به شکل کارآمد تابانده است. آخرین تحقیقات همینطور اهمیت مکانیک کوانتومی را در امکان حرکت حدودا بدون تلفات انرژی از جذب نور به ذخیره سازی بشکل انرژی شیمیایی نشان داده است.
به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا، این پدیده ای است که مهندسان برای چندین دهه تلاش در شبیه سازی آن برای مهار انرژی پاک داشته اند.
به نقل از آی ای، بگفته پروفسور یورگن هاوئر (Jürgen Hauer)، یکی از نویسندگان این مطالعه، وقتی نور در برگ جذب می شود، انرژی تحریک الکترونیکی در چندین حالت از هر مولکول کلروفیل برانگیخته، توزیع می شود که به آن برهم نهی حالت های برانگیخته گفته می شود.
این مرحله نخست از انتقال انرژی حدودا بدون تلفات درون و بین مولکول ها است و انتقال کارآمد انرژی خورشیدی را ممکن می سازد. بدین سبب مکانیک کوانتومی برای درک نخستین مراحل انتقال انرژی و جداسازی بار بسیار اهمیت دارد.
درک ترفندهای کوانتومی مورد استفاده توسط طبیعت
گیاهان و باکتری های فتوسنتزی مدت هاست کارآمدی خویش را در تبدیل انرژی نشان داده اند که فیزیک معمولی در کوشش برای توضیح کامل آنست. هدف از این مطالعه مشخص کردن این است که چه چیزی کلروفیل را که رنگدانه ای است که به برگ ها رنگ سبز می دهد، به چنین برداشت کننده نور قدرتمندی تبدیل نموده است.
هاوئر و نویسنده اول اریکا کیل می گویند این یافته ها بخش مهمی را به معمای چگونگی انتقال انرژی در سطح کوانتومی می افزایند، دانشی که در نظریه می تواند به محققان کمک نماید واحدهای فتوسنتز مصنوعی را برای بهره برداری از انرژی خورشیدی با کارآمدی بی سابقه توسعه دهند.
محققان با تمرکز بر دو بخش از طیف جذب کلروفیل، هم ناحیه کم انرژی (محدوده زرد تا قرمز) و هم منطقه پر انرژی (آبی تا سبز) را بررسی کردند. در ناحیه کم انرژی، دو حالت الکترونیکی نزدیک به هم بصورت مکانیکی کوانتومی جفت شده اند؛ تعاملی که نقش کلیدی در انتقال حدودا بدون تلفات انرژی ایفا می کند.
سیستم برانگیخته متعاقبا با انتشار گرما از برانگیختگی در می آید. بگفته نویسندگان، این مرحله «خنک کردن» یک انتقال حیاتی از یک حالت پرانرژی به یک حالت انرژی کمتر بدون اتلاف انرژی است.
همانطور که هائور اشاره می کند، طبیعت چاره ای عالی برای تبدیل ورودی خورشید به انرژی شیمیایی پیدا کرده است. درک فعل و انفعالات پیچیده حالات کوانتومی در کلروفیل می تواند به دانشمندان کمک نماید تا روش های تولید برق یا فتوشیمی کارآمد مشابهی را مهندسی کنند.
تحقیقات در مورد این مکانیسم ها همچنان ادامه دارد، اما نویسندگان این نتایج را گامی مهم در جهت شبیه سازی شاهکارهای طبیعت می دانند که به صورت بالقوه راهکارهای انرژی های تجدیدپذیر کارآمدتر را ممکن می کند. این مطالعه با مشخص کردن چگونگی عملکرد گیاهان در سطح زیراتمی، ممکنست نوآوری های آینده را در جذب نیروی خورشید هدایت کند.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب