نانوذراتی که نور خورشید را با کارایی 90 درصد به گرما تبدیل می کند
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 یافته های خود، این نانوذرات را به آب افزوده و نشان دادند که به سرعت دمای آب افزایش می یابد.
ساتوشی ایشی و تاداکی ناگاو از گروه نانوسیستم های فتونیک مؤسسه نانومعماری مواد ژاپن (MANA) نشان دادند که افزودن نانوذرات کاربیدی و نیتریدی فلزات انتقالی می تواند 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 می شود. 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 می شود. اگر بتوان روشی برای استفاده از نور خورشید برای این کار ارائه کرد، می توان بدون نیاز به الکتریسیته، آب یا هوا را گرم کرد با این کار میزان نشر دی اکسید کربن کاهش می یابد.
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. آن ها به دنبال ترکیبی بودند که بتواند با کارایی بالا تبدیل انرژی را انجام دهد. نتایج یافته های آن ها نشان داد، کاربیدها و نیتریدهای فلزات انتقالی می تواند بهترین گزینه برای این کار باشد. این ترکیبات سرامیکی جاذب های بسیار مناسبی هستند.
این گروه نیترید تیتانیوم را انتخاب و آن را در آب غوطه ور کردند. نتایج آزمایش ها نشان داد که این نانوذرات با کارایی 90 درصد می توانند انرژی را تبدیل کنند. از آنجایی که رزونانس پلاسمونی در سطح این ذرات اتفاق می افتد، فرآیند جذب نور با کارایی بالاتری نسبت به نانوذرات طلا و کربن اتفاق می افتد.
این گروه قصد دارند از این روش برای گرم کردن زمین، آب و پساب ها استفاده کنند. برای این کار از مواد هیبریدی حاوی پلیمر و نانوذرات استفاده می شود.
