جذب انرژی خورشید به وسیله نانوآنتن‌های انعطاف‌پذیر

محققان لابراتوار ملی آیداهو، روشی ارزان قیمت برای تولید ورقه‌های پلاستیکی ابداع کردند که این ورقه‌ها شامل میلیاردها نانوآنتن است که انرژی گرمایی ایجاد شده توسط خورشید و دیگر منابع را جمع می‌کنند. این اولین گام در راه تولید انباشت‌کننده‌های انرژی خورشیدی در مقیاس زیاد به وسیله مواد قابل انعطاف است. از آنجا که هنوز روش‌های تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسته قابل استفاده نیاز به پیشرفت و گسترش دارد، شاید روزی این ورقه‌های پلاستیکی به عنوان پوشش‌های سبکی که منبع انرژی در خودروهای هیبریدی وipod ها هستند، با کارآیی بیشتری نسبت به سلول‌های خورشیدی معمول و متعارف تولید شوند.

کد خبر: ۱۹۷۶۳۴

این نانوآنتن‌ها همچنین می‌توانند در وسایل خنک‌کننده که بدون استفاده از برق، گرمای زیادی را از ساختمان‌ها یا وسایل الکترونیکی جذب می‌کنند، کاربرد داشته باشند.

این نانوآنتن‌ها اشعه‌های میانی مادون قرمز را هدف قرار می‌دهند که زمین پس از جذب انرژی خورشید، طی روز به طور مداوم باعث تشعشع آنها می‌شود. در مقابل، سلول‌های خورشیدی متداول فقط قادر به استفاده از نورمرئی هستند و در تاریکی بدون استفاده می‌مانند.

اشعه مادون قرمز، یک منبع انرژی گرانبها است، چرا که به وسیله فرآیندهای صنعتی مانند نیروگاه‌ها و ماشین آلات سوخت فسیلی تولید می‌شود.

نانوآنتن‌ها قطعات مربع شکل یا مجموعه‌ای مارپیچی بسیار کوچکی در قالب پلی‌اتیلن پالایش شده هستند که در جعبه‌های پلاستیکی مورد استفاده‌اند. محققان رفتار مواد مختلفی مثل طلا، منگنز و مس را تحت اشعه مادون قرمز مورد مطالعه قرار دادند و نتایج به دست آمده را برای تولید مدل رایانه‌ای نانوآنتن‌ها به کار گرفتند.

آنها دریافتند که با به کارگیری درست مواد به لحاظ اندازه و شکل، نانوآنتن‌ها می‌توانند بیش از 92 درصد انرژی در طول موج‌های مادون قرمز را جمع‌آوری کنند.

به منظور راستی آزمایی این مدل رایانه‌ای، محققان از یک نمونه واقعی استفاده کردند که بر اساس خواص سیلیکون ساخته شده بود. نانو آنتن‌های سیلیکونی بیش از 80 درصد انرژی طول موج مورد نظر را جذب کردند. سپس این مواد را در لایه‌های پلاستیکی قرار دادند و مشاهده کردند که این نمونه نیز قادر به جذب انرژی پیش‌بینی شده است.

توانایی جذب اشعه مادون قرمز توسط این نانوآنتن‌ها نویدبخش ایجاد ابزار خنک‌کننده جدید است. از آنجا که اشیا گرما را به صورت اشعه‌های مادون قرمز از خود ساطع می‌کنند، این نانوآنتن‌ها قادر به جمع‌آوری آنها و انتشار مجددشان به عنوان طول موج‌های بی‌ضرر هستند.

اینچنین سیستم‌هایی قادر به خنک کردن ساختمان‌ها و رایانه‌ها بدون استفاده از یک منبع قدرت خارجی مثل تهویه‌ها و پنکه هستند.

اما پیشرفت‌های تکنولوژیکی بیشتری ‌نیاز است تا بتوان انرژی این نانوآنتن‌ها را به الکتریسیته قابل مصرف تبدیل کرد. اشعه‌های مادون قرمز یک جریان تناوبی در نانو آنتن‌ها ایجاد می‌کنند که تریلیون‌‌ها بار در ثانیه نوسان می‌کند و به یکسوکننده جریان تناوبی به جریان مستقیم نیاز دارد. یکسوکننده‌های موجود امروزی در این فرکانس‌های بالا کاربردی ندارند و به نانو یکسوکننده‌های مطابق با نانوآنتن‌ها نیاز است. این نانو یکسوکننده‌ها هزار بار کوچک‌تر از ابزار تجاری موجود هستند که نیاز به روش جدید برای تولیدشان است.

چنانچه بر این مانع تکنیکی غلبه کنیم این ابزار ارزان‌تر و کارآمدتر از سلول‌های خورشیدی خواهد بود. سلول‌های خورشیدی معمول، براساس فعل و انفعال شیمیایی کار می‌کنند که تنها 20 درصد از نور مرئی جمع شده به وسیله آنها را مورد استفاده قرار می‌دهد.

نانوآنتن‌ها می‌توانند براساس شکل و اندازه برای جمع‌آوری طول موج‌های خاصی مورد استفاده قرار گیرد. این انعطاف‌پذیری امکان تولید لایه‌های پلاستیکی دو رویه را می‌دهد که هر طرف قادر به جمع‌آوری انرژی خورشیدی با طیف‌های مختلف است.

این لایه‌ها می‌توانند سقف خانه‌ها یا ابزارهایی مانند تلفن همراه وipod ها را پوشش دهند و یک منبع مداوم و تجدیدپذیر انرژی را فراهم کنند.