نانوذراتی که نور خورشید را با کارایی 90 درصد به گرما تبدیل می‌کند

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، یک گروه تحقیقاتی از ژاپن با انجام تحقیقاتی نشان دادند که نانوذرات فلزات انتقالی که به صورت نیترید و کاربید باشند قادر به جذب نور خورشید خواهند بود. محققان این پروژه برای اثبات یافته‌های خود، این نانوذرات را به آب افزودند و نشان دادند که به سرعت دمای آب افزایش می‌یابد.

ساتوشی ایشی و تاداکی ناگاو، از گروه نانوسیستم‌های فتونیک مؤسسه نانومعماری مواد ژاپن (MANA)، نشان دادند که افزودن نانوذرات کاربیدی و نیتریدی فلزات انتقالی می‌تواند به سرعت دمای آب را افزایش دهد.

نور خورشید از منابع مهم برای تأمین انرژی است. معمولاً از نور خورشید برای گرم کردن آب و سپس از آن برای تولید الکتریسیته استفاده می‌شود. میزان تبدیل نور به گرما یکی از عوامل مهم در این فرآیند است. نیمی از مصرف انرژی در منازل صرف گرم کردن آب و هوا می‌شود. اگر بتوان روشی برای استفاده از نور خورشید برای این کار ارائه کرد، می‌توان بدون نیاز به الکتریسیته، آب یا هوا را گرم کرد با این کار میزان نشر دی‌اکسید کربن کاهش می‌یابد.

در این پروژه محققان به صورت مستقیم نانوذرات را وارد آب کردند تا جذب نور خورشید توسط آب را به حداکثر برسانند.

ناتو لومزاوا و همکارانش محاسباتی انجام دادند که بهترین مواد را برای تولید نانوذرات به منظور استفاده در آب معرفی کنند. آنها به دنبال ترکیبی بودند که بتواند با کارایی بالا تبدیل انرژی را انجام دهد. نتایج یافته‌های آنها نشان داد، کاربیدها و نیتریدهای فلزات انتقالی می‌تواند بهترین گزینه برای این کار باشد. این ترکیبات سرامیکی جاذب‌های بسیار مناسبی هستند.

این گروه نیترید تیتانیوم را انتخاب و آن را در آب غوطه‌ور کردند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این نانوذرات با کارایی 90 درصد می‌توانند انرژی را تبدیل کنند. از آنجایی که رزونانس پلاسمونی در سطح این ذرات اتفاق می‌افتد، فرآیند جذب نور با کارایی بالاتری نسبت به نانوذرات طلا و کربن اتفاق می‌افتد.

این گروه قصد دارند از این روش برای گرم کردن زمین، آب و پساب‌ها استفاده کنند. برای این کار از مواد هیبریدی حاوی پلیمر و نانوذرات استفاده می‌شود.