دگرگوني در آینده انرژی خورشیدی
این محققان توانسته اند الکترون‌هایی موجی شکل را در مواد آلی کشف کنند که به آنها امکان تنظیم همدوسی (چسبندگی) نانوساختارهای آلی را می‌دهد. این کشف کلید تولید سلول‌های انرژی خورشیدی آلی با دوام شارژ بالا است که می‌تواند آینده تولید انرژی خورشیدی را متحول کند! با استفاده از دوربین‌های فوق سریع، دانشمندان لحظات اولیه جذب نور توسط نانوساختارهای مصنوعی و آلی را مشاهده کردند و دریافتند که بار الکتریکی (Electrical Charge) نه تنها به سرعت شکل می‌گیرد بلکه سریعاً در طول فواصل بلند تفکیک می‌شود. این پدیده به دلیل ماهیت موجی شکل الکترون‌هایی رخ می‌دهد که قوانین اساسی فیزیک کوانتوم بر آنها حاکم است.
محققان توانسته اند الکترون‌هایی موجی شکل را در مواد آلی کشف کنند که به آنها امکان تنظیم همدوسی (چسبندگی) نانوساختارهای آلی را می‌دهد
فقط یک گام دیگر تا فتو سنتز!
نتیجه این تحقیقات دانشمندان را شگفت زده کرده است. چرا که پیش از این تصور می‌شد این پدیده محدود به ساختارهای غیرآلی کامل و گران می‌شود.به اعتقاد عده زیادی،اکنون مواد آلی نرم و انعطاف پذیر کلید ساختن سلول‌های تولید انرژی خورشیدی قابل انعطاف و ارزان هستند. این روش تولید با روش‌های سنتی بسیار متفاوت است اما با توجه به فناوری‌های سیلیکونی فعلی هزینه بر نیز می‌باشد.
این تحقیق که در نشریه ژورنال علمی(the journal Science) منتشر شده است، گامی‌برای روشن کردن مکانیزم پیچیده ای برداشته است که امکان جداسازی بارهای الکتریکی مثبت و منفی را به بهترین شکل فراهم می‌کند- علت این پدیده هنوز برای دانشمندان سوال است!-.همچنین دانشمندان یک گام به جذب نور خورشید و تبدیل آن به انرژی خورشیدی یا همان فتوسنتز نزدیک تر شده اند. فرایندی که منجر به تکامل جهان طبیعی طی هزاره‌های گذشته شده است.
دکتر Simon Gélinas عضو آزمایشگاه Cavendish که رهبری این تحقیقات را در کمبریج و دانشگاه کالیفرنیا به عهده دارد، گفته است: نتیجه تحقیقات بسیار شگفت آور بود. این پدیده‌های کوانتومی‌معمولاً به کریستال‌های نیمه‌هادی معدنی محدود می‌شوند و کسی انتظار مشاهده این ویژگی را در مولکول‌های آلی که بسیار نامنظم هستند، ندارد. در واقع، این ساختار مولکول‌ها بیشتر شبیه به بشقاب اسپاگتی است تا یک کریستال!
در طول چند فمتوثانیه (یک میلیونیم از یک میلیاردم ثانیه) هر شارژ یا بار الکتریکی میان چند مولکول منتشر می‌شود به جای اینکه در یک مولکول جای بگیرد. این پدیده که یکپارچگی فضایی (spatial coherence) نام دارد، به بار الکتریکی اجازه می‌دهد که با سرعتی بیش از چند نانومتر در ثانیه حرکت کند و از بار مخالفی که همراه دارد، بگریزد. همین پدیده به برداشتن گام‌های اولیه برای تولید سلول‌های خورشیدی با دوام شارژ بالا کمک می‌کند. همچنین می‌تواند برای تولید برق یا ایجاد واکنش‌های شیمیایی به کار رود!
محققان بررسی‌های دقیقی روی مسیرهایی که ملکولها کنارهم انباشته می‌شوند، انجام دادند و دریافتند که می‌توانند این یکپارچگی فضایی را تنظیم کنند و تفکیک بار الکتریکی در فواصل بلند را افزایش یا کاهش دهند.دکتر Akshay Rao نویسنده این تحقیق گفته است: شاید مهمترین نتیجه این تحقیقات این نکته باشد که این فرایند بسیار سریع رخ می‌دهد و انرژی حاصل از آن بسیار کارآمد است. درک این نکته نیز منجر به تولید انرژی بیشتر از سلول‌های خورشیدی می‌شود.
دکتر Alex Chin نیز که ریاست قسمت تئوری پروژه را بر عهده دارد، گفته است: اگر نتایج تحقیقات را فراتر از مفاهیم سلول‌های خورشیدی آلی درنظر بگیریم، پاسخ اسن سوال روشن می‌شود که “چگونه فرایندهای اساسی کوانتومی-مکانیکی، نظیر همدوسی، نقش بسیار مهمی‌در سیستم‌های آلی و بیولوژیک نامنظم ایفا می‌کنند، و چگونه می‌توانند بر فناوری‌های کوانتومی‌جدید حاکم شوند؟
این تحقیقات، درواقع بخشی از یک طرح گسترده برای بهره برداری از تکنولوژی‌های پیشرفته فیزیک برای مقابله با چالش‌های جهانی نظیر تغییرات آب و هوایی و انرژی‌های تجدیدپذیر می‌باشد. این پروژه توسط شورای علوم تحقیقاتی فیزیک و مهندسی انگلستان (EPSRC) و برنامه Winton دانشگاه کمبریج برای توسعه پایدار فیزیک حمایت می‌شود. فعالیت‌های دانشگاه کالیفرنیا در سانتاباربارا در همین راستا نیز توسط مرکز موارد بهره وری انرژی – موسسه ای تحقیقاتی که توسط وزارت انرژی ایالات متحده پایه گذاری شده – پشتیبانی می‌شود.
با سلام و درود فراوان