Το πρώτο τεχνητό υλικό που ακολουθεί το ηλιακό φως, μπορεί να αναβαθμίσει τα ηλιακά πάνελ.

Καθώς ο ήλιος κινείται στον ουρανό, το γνωστό μας ηλιοτρόπιο προσανατολίζεται συνεχώς προς αυτόν για να συλλέξει όσο το δυνατόν περισσότερο φως. Τώρα μπορεί να γίνει το ίδιο και με τεχνητά υλικά.

Το πρώτο τεχνητό υλικό ικανό για φωτοτροπισμό, παρουσίασαν ερευνητές στις 4 Νοεμβρίου στο Nature. Κυλινδρικά στελέχη του υλικού, που ονομάζονται SunBOTs, μπορούν να ελιχθούν για να συλλάβουν περίπου το 90% του διαθέσιμου ηλιακού φωτός, ακόμα και όταν ο ήλιος βρίσκεται σε πολύ οξεία γωνία, διαπίστωσε η επιστήμονας των υλικών Ximin He του UCLA και οι συνεργάτες της.

Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί κάποια μέρα για τη βελτιστοποίηση των ηλιακών συλλεκτών, την αφαλάτωση του νερού ή τη μετακίνηση ρομπότ, λένε οι ερευνητές.

Και άλλοι επιστήμονες έχουν κάνει τεχνητές ουσίες να μπορούν να κάμπτονται προς το φως, αλλά αυτά τα υλικά σταματούν αυθαίρετα. Τα SunBOTs μπορούν να αυτορυθμίζονται, να μετακινούνται στη βέλτιστη θέση που απαιτείται για να απορροφούν τις ακτίνες του ήλιου, και στη συνέχεια να κάνουν μικρές ρυθμίσεις για να παραμείνουν εκεί καθώς μετατοπίζεται ο ήλιος.

Αυτή η ικανότητα προέρχεται από τη διαμόρφωση του SunBOTs: ένα πολυμερές με διάμετρο περίπου 1 χιλιοστόμετρο ενσωματωμένο σε ένα νανοϋλικό που ανταποκρίνεται στο φως. Το νανοϋλικό απορροφά το φως και το μετατρέπει σε θερμότητα και το πολυμερές συρρικνώνεται ως απόκριση στην αύξηση τη θερμοκρασίας.

Όταν η Ximin He και οι συνεργάτες της στόχευσαν με μια δέσμη φωτός ένα από αυτά τα τεχνητά στελέχη, η φωτιζόμενη πλευρά θερμάνθηκε και συρρικνώθηκε. Αυτό έκανε την κορυφή του να λυγίσει προς το φως. Η σκιασμένη πλέον κάτω πλευρά του στελέχους ψύχθηκε, σταματώντας την κίνηση του SunBOT σε μια θέση που ήταν καλύτερα προσανατολισμένη για την απορρόφηση του φωτός. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται καθώς αλλάζει η γωνία της δέσμης φωτός.

Για να κατασκευάσουν τα αρχικά SunBOTs, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια χρυσού και υδρογέλη. Ωστόσο, οι δοκιμές με άλλα υλικά - όπως τα νανοσωματίδια αιθάλης και τα υγρά κρυσταλλικά πολυμερή - αποκάλυψαν ότι και αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν.

«Εάν διαθέτουν αυτό το μεγάλο ρεπερτόριο υλικών που λειτουργούν με την ίδια αρχή, οι επιστήμονες μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν σε διαφορετικά περιβάλλοντα για διαφορετικές εφαρμογές", λέει ο Seung-Wuk Lee, ερευνητής βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkley που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Για παράδειγμα, τα SunBOTs με υδρογέλη θα μπορούσαν να λειτουργούν μέσα στο νερό.

Τα SunBOTs μπορούν να παραταχθούν σε σειρές για να καλύψουν μια ολόκληρη επιφάνεια, δημιουργώντας ένα «χωράφι τεχνητών ηλιοτροπίων", λέει. Επιφάνειες επιστρωμένες με αυτό το υλικό θα μπορούσαν να λύσουν ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα στην ηλιακή ενέργεια: Καθώς η γωνία του άμεσου ηλιακού φωτός αλλάζει καθώς ο ήλιος κινείται στον ουρανό, τα συμβατικά υλικά δεν μπορούν να τον ακολουθήσουν.

Τα υλικά που παραμένουν σταθερά - όπως τα ηλιακά κύτταρα σε ένα ηλιακό πάνελ - συλλέγουν περίπου το 24% της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας. Απλά ακολουθώντας τον ήλιο, μια σειρά SunBOTs μπορεί να συγκεντρώσει περίπου το 90% της ενέργειας από το ηλιακό φως.

Δημιουργώντας ένα υλικό που μπορεί να ακολουθήσει το φως του ήλιου, οι ερευνητές μπόρεσαν να πετύχουν σχεδόν τη μέγιστη ηλιακή απορρόφηση καθώς ο ήλιος μετακινιόταν, λέει ο Lee. «Αυτό είναι σημαντικό».

ΠΗΓΗ: https://www.sciencenews.org/article/first-artificial-material-sunflower-mimic-follows-sunlight-solar-panel-upgrade

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: https://www.flickr.com/photos/97898436@N03/9111896677/in/photolist-eTbRqR  - (CC BY 2.0)