A napelemek anyaga segítheti az önvezető autókat a sötétben

A szerves napelemekben használt anyagok fényérzékelőként is használhatók az elektronikában. Ezt mutatták ki a svéd Linköping Egyetem kutatói, akik kifejlesztettek egyfajta érzékelőt, amely képes érzékelni a körkörösen polarizált vörös fényt. A Nature Photonics-ban megjelent tanulmányuk megnyitja az utat a megbízhatóbb önvezető járművek és más olyan alkalmazások előtt, ahol fontos az éjszakai látás.

Egyes fényes szárnyú bogarak, szentjánosbogár lárvák és a színes sáska garnélarák egy sajátos fényt ver vissza, amelyet körkörösen polarizált fénynek neveznek. Ez a héjukban található mikroszkopikus struktúráknak köszönhető, amelyek sajátos módon tükrözik az elektromágneses fényhullámokat.

A körkörösen polarizált fénynek számos technikai felhasználása is van, mint például a műholdas kommunikáció, a bioképalkotás és más érzékelő technológiák. Ennek az az oka, hogy a körkörösen polarizáló fény hatalmas mennyiségű információt hordoz, mivel a fénynyaláb körüli elektromágneses tér jobbra vagy balra csavarodik.

A körkörösen polarizált fény észleléséhez olyan anyagra van szükség, amely érzékeli, hogy a spirál milyen irányban csavarodik. Jelenleg vannak olyan anyagok, amelyek a körkörösen polarizáló fényt szinte a teljes látható fényspektrumban képesek érzékelni és dekódolni, kivéve a közeli infravörös tartományt. A Linköping Egyetem kutatói most kifejlesztettek egy olyan anyagot, amelyet általában szerves napelemekhez használnak, hogy megfogják ezeket a fénysugarat.

„A közeli infravörös spektrumban körkörösen polarizálódó fényt érzékelni képes, jó minőségű érzékelők gyártása régóta kihívást jelent. De a napelemekben általánosan használt anyag továbbfejlesztésének köszönhetően ma már a látható fény teljes spektrumában érzékelhetjük a körkörösen polarizált fényt” – mondja Feng Gao, a Linköping Egyetem Fizikai, Kémiai és Biológiai Tanszékének professzora.

Ez a felfedezés megnyitja az utat olyan műszaki megoldások felé, ahol az éjszakai látás létfontosságú, például az önvezető autókban. Az anyag könnyű súlya és az egyszerű gyártási folyamat alkalmassá teszi a kisméretű és olcsó érzékelőkben való használatra.

A napelem anyaga polimerekből (hosszú szénhidrátláncokból) áll, és lehet gömb alakú molekulaszerkezete, amelyet fullerénnek neveznek, vagy más szerkezete, ilyenkor az anyagot nem-fullerénnek nevezik. A jelenlegi tanulmányban felhasznált anyag nem fullerén, ami előnyösnek bizonyult a napelemeknél, valamint más felhasználásoknál, például fényérzékelőknél.

Ennek az anyagnak az a képessége, hogy érzékeli a körkörösen polarizáló fényt, a kiralitásnak köszönhető, vagyis annak, hogy a molekulák kölcsönhatásba lépnek a fénnyel. A molekulák kiralitása legkönnyebben a két kezünkkel magyarázható. A jobb és a bal kezünk azonos felépítésű, de egymás tükörképei, így némileg eltérő funkciójuk van. A kiralitásnak köszönhetően a különböző molekulák érzékelik, hogy az elektromágneses sugárzás jobbra vagy balra alkot spirált.

„A következő lépés az, hogy ezeket a kísérleteket több különböző anyagra is kiterjesztjük, és megvizsgáljuk, hogy a molekulák és a fény hogyan lépnek kölcsönhatásba bennük. Reméljük, hogy így növelni tudjuk a hatékonyságot” – mondja Li Wan, az IFM posztdoktori munkatársa.

Forrás: eurasiareview.com

Lépjen kapcsolatba velünk

Budapest, Than Károly u. 3, 1119
(1) 371 5936