برگ ها الهام بخش پنل های خورشیدی آینده می شوند
ایزو وب: یک مطالعه جدید، نور تازه ای بر نحوه انتقال انرژی خورشیدی توسط گیاهان سبز و سایر موجودات فتوسنتزی بصورت کارآمد تابانده است. آخرین تحقیقات همین طور اهمیت مکانیک کوانتومی را در امکان حرکت تقریباً بدون تلفات انرژی از جذب نور به ذخیره سازی به صورت انرژی شیمیایی نشان میدهد.
به گزارش ایزو وب به نقل از ایسنا، این پدیده ای است که مهندسان برای چندین دهه اهتمام 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 تقریباً 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 کارآیی خودرا 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 پژوهشگران کمک نماید واحدهای فتوسنتز مصنوعی را برای بهره برداری از انرژی خورشیدی با کارآیی بی سابقه توسعه دهند.
پژوهشگران 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 تقریباً 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 بازهم ادامه دارد، اما نویسندگان این نتایج را قدمی مهم در راستای شبیه سازی شاهکارهای طبیعت می دانند که بطور 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.
منبع: ایزو وب
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب