تکنولوژی نانو، میزان جذب انرژی از خورشید را افرایش می‌دهد

مجله علمی ایلیاد - همچنان که خورشید در آسمان حرکت می‌کند، گل آفتابگردان خودش را با آن هماهنگ می‌کند تا بیشترین نور را از آن دریافت کند. اکنون انسان‌ها ماده‌ای ساخته‌اند که می‌تواند این کار را انجام دهد. این ماده، اولین ماده‌ی مصنوعی است که این کار را انجام می‌دهد و محققین آن‌را در مجله‌ی Nature Nanotechnology شرح داده‌اند. استوانه‌های ساخته شده از این مواد که «SunBOTs» نام‌گذاری شده‌ است، در تست‌های آزمایشگاهی توانسته‌اند ۹۰ درصد از نور تابیده شده با زاویه‌ی ۷۵ درجه بر روی سطح را جذب کنند. این ماده توسط «هیمین هی» و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا، ساخته شده است. این تکنولوژی می‌تواند برای بهینه کردن پنل‌های خورشیدی، آب شیرین‌کن‌های خورشیدی و ربات‌های متحرک مورد استفاده قرار گیرد.

محققین دیگری نیز توانسته‌اند مواد مصنوعی بسازند که به سمت نور تغییر جهت می‌دهند، ولی حرکات آن مواد غیرقابل کنترل بوده و خودبه‌خود متوقف می‌شد. SunBOTs می‌تواند خودبه‌خود تنظیم شود و به سمت بهترین جهت تغییر مسیر دهد تا بتواند بیشترین نور را جذب کند.

ساختار این مواد از پلیمرهایی با قطر یک میلی‌متر درون نانومواد واکنش‌پذیر به نور تشکیل شده است. نانومواد نور را جذب کرده و تبدیل به حرارت می‌کنند و پلیمر با افزایش دما شروع به کاهش حجم می‌کند. زمانی که هی و همکارانش پرتو نور را روی یکی از این ساقه‌های پلیمری تابیدند، سمت تابش نور گرم شده و جمع شد و به همین دلیل نوک میله‌ی استوانه‌ای به سمت نور خم شد. سمت مقابل میله که در سایه قرار دارد، سرد شده و جلوی حرکت‌های اضافی پلیمر را می‌گیرد تا بیشترین نور به آن برسد. زمانی که زاویه‌ی نور تابیده شده تغییر کند، همین فرآیند مجدداً تکرار می‌شود.

محققین در ابتدا از نانوذرات طلا و هیدروژل استفاده کردند، ولی آزمایش انجام شده روی مواد دیگر مانند اکسید گرافن و پلیمرهای کریستالی مایع نیز پاسخ مناسب را داد. SunBOTs را می‌توان به صورت منظم بر روی یک سطح کاشت و به این ترتیب، جنگل گل آفتاب‌گردان ساخت. سطوحی که با این مواد پوشانده شده باشند، می‌توانند یکی از معضلات اصلی انرژی خورشیدی را مرتفع کنند؛ همچنانکه جهت نور با تغییر زاویه‌ی خورشید تغییر می‌کند، انرژی دریافتی صفحات تغییر می‌کند.

دانشمندان می‌گویند که مواد معمولی سازنده‌ی سلول‌ها و پنلهای خورشیدی تنها ۲۲ درصد از انرژی خورشیدی موجود را جذب می‌کنند. ساختن موادی که بتواند نور خورشید را دنبال کند، راه را برای ساختن دستگاه‌هایی که حداکثر برداشت را از نور خورشید داشته باشند، باز می‌کند.