Szuperfekete nanoanyag révén válhatnak jobbá a napelemek

A világ legfeketébb anyagainak egyike képes arra, hogy a ráeső különböző fénysugarakat egységes hullámhosszúvá alakítsa át.

Szuperfekete nanoanyag révén válhatnak jobbá a napelemek

A világ legfeketébb anyagainak egyike képes arra, hogy minden ráeső fénysugarat tetszés szerinti hullámhosszúvá alakítson át, ami óriási lépést jelenthet a napenergia hatékonyabb kiaknázásafelé. A legfeketébb ismert anyag szén nanocsövekből áll, és a ráeső fény 99,8 százalékát nyeli el, ha egy milliméteres vastagságban rétegelik. Egy új apró, kalapácsszerűen strukturált aranyrészecskéket tartalmazó nanoanyag azonban csaknem ugyanilyen fekete, ráadásul némi átalakítással olyan színű fényforrássá változtatható, amilyet éppen akarunk.

Andrea Fratalocchi szaúdi kutató a természetből vette az ötletet nanoanyaga létrehozásához. Az élővilágban ugyanis léteznek olyan rovarfajok (Cyphochilus, Lepidiota stigma), amelyek kültakarója különleges nanoszerkezetének köszönhetően a látható fény minden hullámhosszát visszaveri, így ezek minden mesterséges matériánál fehérebbeknek tűnnek. Fratalocchi arra volt kíváncsi, hogy ennek fordítottját is meg lehet-e valósítani, vagyis a rendkívüli fehérséget tükröző nanoszerkezet „kifordításával” létre lehet-e hozni olyan anyagot, amely minden ráeső fényt elnyel.

Cyphochilus insulanus

A szakértő először elméleti szinten dolgozta ki a nanoanyag terveit, amelyet apró gömbök, illetve ezekhez csatlakoztatott hosszú csövek együtteseként képzelt el. Végül arany nanorudakból létre is hozott egy hasonló szerkezetű anyagot, amely a várakozásoknak megfelelően a ráeső fény 98,43 százalékát elnyelte a 400‒1400 nanométeres tartományban. Ez egyben azt is jelenti, hogy a matéria 26 százalékkal több fény elnyelésére volt képes, mint bármely más ismert anyag.

Egy ilyen anyag nagyon jól használható például arra, hogy a fényt hővé alakítsa, és mivel az arany jó vezető, sokkal hatékonyabban tudja ezt megvalósítani, mint a szén nanocsöves szerkezetek, mondja Yuri Kivshar ausztrál kutató. A nanostruktúrákat a használat érdekében kis koncentrációban folyadékba kell keverni, majd ezzel együtt bármilyen felületre felvihetők.

Az új matéria másik érdekessége abban rejlik, hogy egy hangolható festéklézer segítségével az anyag természete gyökeresen megváltoztatható. Ilyenkor ahelyett hogy elnyelné a ráeső sugárzást, és annak nagy részét maradéktalanul hővé alakítaná, azt újra fény formájában bocsátja ki, de egyetlen frekvencián teszi ezt. Gyakorlatilag minden bejövő látható hullámhosszú és infravörös tartományba eső sugárzás a festéklézer aktuális frekvenciájától függően egyfajta hullámhosszú fénnyé alakítódik át.

A napenergia kiaknázásával pedig jelenleg az az egyik nagy probléma, hogy egy nagy hullámhossztartományból kellene minél több sugárzást elektromos energiává alakítani, ehhez viszont több különböző anyagból álló napelemekre van szükség, amelyek biztosítják a különféle sugarak maximális elnyelődését. Az új anyag viszont lehetőséget adhat arra, hogy a Nap energiájának egy nagyon jelentős részét átalakítsa egyetlen frekvenciává, így a segítségével a kutatók szerint egy napon olyan fotovoltaikus rendszereket lehet létrehozni, amelyek minden korábbinál jobban képesek hasznosítani központi csillagunk sugarait.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward