Nanokristallerin nüfuz etmesi kızılötesi ışık dönüşümünü dönüştürür

Bakırın sistematik katkılanması, tungstende güneş enerjisinin tam kullanımını artırır ekşi Nanokristaller.

Güneş ışığı tükenmez bir enerji kaynağıdır ve güneş ışığını elektrik üretmek için kullanmak yenilenebilir enerjinin temel taşlarından biridir. Dünya’ya düşen güneş ışığının %40’tan fazlası kızılötesi, görünür ve morötesi spektrumlara düşer; Ancak mevcut güneş teknolojisi öncelikle görünür ve ultraviyole ışınları kullanıyor. Pan-solar koşumlama adı verilen güneş ışınımının tüm spektrumundan yararlanma teknolojisi henüz başlangıç ​​aşamasındadır.

Hokkaido Üniversitesi’nden araştırma sonuçları

Bir araştırmacı ekibi Hokkaido ÜniversitesiMühendislik Fakültesi’nden Doçent Milbert Geim ve Profesör Seiichi Watanabe liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, güneş enerjisinden tam olarak yararlanıldığını gösteren bakır katkılı tungstik asit bazlı malzemeleri sentezledi. Bulguları yakın zamanda dergide yayınlandı Gelişmiş malzemeler.

Jim, “Şu anda, 800 nm ile 2.500 nm arasında değişen yakın ve orta kızılötesi güneş radyasyonu spektrumları, enerji üretimi için kullanılmıyor” diye açıklıyor. “Tungstik asit, bu spektrumdan yararlanabilecek nanomalzemeler geliştirmeye aday çünkü bu dalga boylarını emen kusurlara sahip bir kristal yapıya sahip.”

Tungstik asit kristallerinin göreceli ışık absorpsiyonunun özeti ultraviyoleden kızılötesine kadar değişir. 1, 5 ve 10, nanokristallerin optik kritikliğine yol açan Cu konsantrasyonlarıdır. Kredi: Milbert Jim ve diğerleri. Gelişmiş malzemeler. 29 Temmuz 2023

Metodoloji ve sonuçlar

Bilim adamları, farklı konsantrasyonlarda bakır ile emprenye edilmiş tungstik asit nanokristallerini üretmek için daha önce geliştirdikleri bir fotofabrikasyon tekniği olan batık kristal fotosentezini kullandılar. Bu nanokristallerin yapıları ve ışık emme özellikleri analiz edildi; Fototermal, foto destekli su buharlaşması ve fotoelektrokimyasal özellikleri ölçüldü.

Bakır kaplı tungsten oksit nanokristalleri, ultraviyoleden görünür ışığa ve kızılötesine kadar spektrum boyunca ışığı emer; Emilen kızılötesi ışığın miktarı %1 bakır katkısında daha fazlaydı. %1 ve %5 Cu kaplı nanokristaller en yüksek sıcaklık artışını gösterdi (fototermal özellik); %1 bakır kaplı kristaller aynı zamanda saatte metrekare başına yaklaşık 1,0 kg ile en yüksek su buharlaştırma verimliliğini gösterdi. %1 bakır kaplı nanokristallerin yapısal analizi, bakır iyonlarının tungsten oksidin kristal yapısını bozabileceğini ve bunun da gözlemlenen ışık emici özelliklere yol açabileceğini gösterdi.

son sözler

Watanabe sözlerini şöyle bitiriyor: “Keşiflerimiz, güneş enerjisini tamamen üretebilen ve kullanabilen nanokristallerin tasarımındaki ilerlemelerde büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor.” “Bakır katkılamanın, güneş enerjisinden tam olarak yararlanarak tungsten asit nanokristallerine çeşitli özellikler kazandırdığını gösterdik. Bu, bu alanda daha ileri araştırmalar ve uygulamaların geliştirilmesi için bir çerçeve sağlıyor.”

Referans: Milbert Jim, Ayaka Hayano, Hiroto Miyashita, Mahiro Nishimura, Kohei Fukuroi, Hsueh-I Lin, Lihua Zhang ve Seiichi Watanabe, 29 Temmuz 2023, “Güneş enerjisinden tam olarak yararlanacak şekilde ayarlanmış hatasız optik kritik aşamalar”, Gelişmiş malzemeler.
doi: 10.1002/adma.202305494

Bu çalışma Japonya Bilimi Destekleme Derneği (JSPS) KAKENHI (20H00295, 21K04823) tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma kısmen Hokkaido Üniversitesi Bilgi Girişim Merkezi’nde bulunan yüksek hızlı bir bilgisayar sistemi tarafından gerçekleştirildi. Bu çalışma Hokkaido Üniversitesi’nde Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’na (MEXT) bağlı Japonya Malzeme ve Nanoteknoloji Gelişmiş Araştırma Altyapısı’nın (ARIM) desteğiyle gerçekleştirildi.