Nanostruktury zapewnią wydajniejsze generowanie pary

Fot. Pixabay CC0

Czystą wodę uzyskuje się przed podgrzewanie brudnej, aż zamieni się w parę, pozostawiając cięższe zanieczyszczenia za sobą. Istnieje wiele sposobów na podgrzanie wody, m.in. wykorzystanie materiałów pochłaniających światło na granicy powietrza i wody i przekształcenia światła w ciepło. Jest to bardzo energooszczędne, ponieważ podgrzewana jest woda tylko blisko powierzchni. W swoim nowym badaniu zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside oraz Uniwersytetu Nauk i Technologii w Chinach opracował metodę, która poprawia wydajność takiego podgrzewania, a wszystko dzięki plazmonicznym nanostrukturom metali.

Plazmoniczne nanostruktury metali znajdują obecnie zastosowanie w ogniwach słonecznych i obrazowaniu optycznym, ze względu na wyjątkowe oddziaływanie ze światłem i możliwość uzyskania pożądanych właściwości. W przypadku generowania pary można je zaprojektować tak, aby uzyskać wysoką absorpcję światła i niskie właściwości rozpraszania. Trudność polega jednak na tym, że mogą one absorbować tylko niewielką część widma słonecznego.

Badaczom udało się rozszerzyć ten zakres. Yadong Yin z Riverside powiedziała: "Pokazaliśmy, że nanostruktury metali można opracować za pomocą syntezy chemicznej, aby uzyskać dużą skuteczność w przekształcaniu światła o szerokim spektrum w ciepło, umożliwiając wydajne generowanie pary". Dokonali tego opierając się na koncepcji nazywanej sprzężeniem plazmonicznym. Polega ona na tym, że kiedy nanocząsteczki zbliżają się do siebie ich pasmo rezonansu się poszerza i pozwala im absorbować światło o szerszym zakresie częstotliwości.

Zdaniem naukowców, nowa metoda może zapewnić wydajność wytwarzania pary słonecznej aż do 95%. W najbliższej przyszłości planują oni dalsze doskonalenie nanostruktur. "Naszym kolejnym krokiem jest opracowanie czarnych nanostruktur z wykorzystaniem metali takich jak miedź i aluminium. Celem jest obniżenie kosztów produkcji i sprawienie, by wydajne wytwarzanie pary słonecznej stało się ekonomicznie opłacalne w przypadku zastosowań na dużą skalę" – powiedziała Ying.

(KB)