Inovatívne nanoštruktúry pre efektívny transport energie na „dlhé vzdialenosti“
24.8.2015 01:36:01 | Ján Klučársciencedaily.com | Počet zobrazení: 3126x
Premena slnečného svetla na elektrickú energiu a to všetko za prijateľnú cenu sa stáva čoraz dôležitejšou métou vďaka neustálemu a rýchlemu nárastu spotreby energie po celom svete. Táto výzva si však žiada vytvorenie nových konceptov, pri ktorých je transport svetlom vytvorenej energie s minimálnymi stratami nevyhnutnosťou. Nové nanovlákna, vyvinuté vedcami z Beyreuthskej univerzity a Univerzity Erlangenu-Norimbergu, umožňujú nasmerovaný transport energie na vzdialenosť niekoľkých mikrometrov a to celé pri izbovej teplote. Tento výsledok sa dá vysvetliť len kvantovou koherenciou medzi individuálnymi nanovláknami.
Tím vedený Richardom Hildnerom a Hansom-Wernerom Schmidtom z Bayreuthskej univerzity vytvoril supramolekulárne nanovlákna, ktoré sú zložené z viac než 10 000 identických stavebných jednotiek. Látka, z ktorej sa skladá jadro týchto stavebných jednotiek bola syntetizovaná tímom Milana Kivala z Univerzity Erlangenu-Norimbergu a následne chemicky modifikovaná na Bayreuthskej univerzite. Za špeciálnych podmienok sa stavebné jednotky spontánne usporiadajú do formy nanovlákien dlhých vyše štyri mikrometre, avšak s priemerom len 0,005 mikrometra. Pre porovnanie, ľudský vlas má hrúbku 50 až 100 mikrometrov.
Pomocou kombinácie rôznych techník mikroskopie sa vedcom podarilo zmapovať transport excitačnej energie pozdĺž nanovlákien. Na dosiahnutie prenosu energie na „dlhé“ vzdialenosti je potrebná úzka spolupráca jadier stavebných jednotiek. Jadrá tohto materiálu tak efektívne spolupracujú, že energia sa prenáša z jedného stavebného dieliku na druhý rovnako ako vlna v jazere (vedci tento jav nazývajú kvantová koherencia).
Hildner podotkol, že tieto veľmi sľubné nanoštruktúry ukázali dôležitosť precízneho návrhu materiálov určených na presun svetelnej energie. Pri svojom návrhu sa jeho tím inšpiroval prírodnou fotosyntézou, ktorá je podľa neho kľúčom k vývoju skutočne efektívnych nanoštruktúr pre výrobu elektrickej energie zo slnečného svetla.