انتقال انرژی در تجهیزات الکترونیکی با الهام از طبیعت - وبلاگ عینکی باهوش

به گزارش وبلاگ عینکی باهوش، پژوهشگران هلندی در آنالیز جدید خود، از فتوسنتز طبیعی برای انتقال انرژی در تجهیزات الکتریکی الهام گرفته اند.

سیستم های فتوسنتز در طبیعت، انرژی را به صورت بسیار کارآمد منتقل می نمایند و آن را طوری به ارگانیسم مورد نظر انتقال می دهند که کارآیی داشته باشد. دانشمندان کوشش نموده اند تا از این ویژگی، برای یاری به انتقال کارآمد انرژی در تجهیزات الکتریکی الهام بگیرند. ریچارد هیلدنر (Richard Hildner)، فیزیکدان دانشگاه خرونینگن (RUG) هلند و همکارانش، انتقال انرژی را در یک سیستم مصنوعی ساخته شده از نانوالیاف مورد آنالیز قرار دادند.

هیلدنر گفت: سیستم های فتوسنتز طبیعی، طی میلیاردها سال تکامل، تنظیم شده اند اما پیاده کردن این فرایند روی سیستم های مصنوعی، کار بسیار دشواری است.

دسته های نانوالیاف

هیلدنر و همکارانش طی پنج سال گذشته، سیستمی ابداع کردند که در آن، مولکول هایی صفحه مانند روی نانوالیاف انباشته می شوند. این سیستم می تواند به انتقال انرژی یاری کند. آنها برای بهبود انتقال انرژی، نانوالیاف را در دسته هایی قرار دادند. از این ایده اغلب در تجهیزات الکتریکی معمولی استفاده می گردد. در این تجهیزات، سیم های مسی بسیار باریکی در یک دسته قرار می گیرند تا یک کابل قوی شکل بگیرد.

در هر حال، در این آنالیز معین شد که کارآیی دسته نانوالیاف در انتقال انرژی، به خوبی الیاف انفرادی نیست.

دلیل این موضوع، در انسجام است. هنگامی که انرژی به مولکول های تشکیل دهنده الیاف وارد می گردد، حالتی موسوم به اکسیتون (exciton) را ایجاد می نماید.

هیلدنر ادامه داد: انرژی، روی چندین مولکول جا به جا می گردد؛ در نتیجه می تواند به شکل سریع تر و کارآمدتری در سراسر الیاف حرکت کند. این شرایط، بدین معناست که انرژی مانند یک موج حرکت می نماید و از یک مولکول به مولکول بعدی منتقل می گردد. در مقابل، انرژی بدون وجود انسجام، تنها به یک مولکول محدود می گردد و باید از یک مولکول به سوی مولکول دیگر جهش یابد. چنین شرایطی، روش آهسته تری برای انتقال انرژی است.

هیلدنر اضافه کرد: انسجام در میان دسته الیاف از بین می رود. الیاف در چنین شرایطی فشرده می گردد و گروه های جانبی از مولکول ها را پدید می آورد که به یکدیگر برخورد می نمایند.

گیاهان می توانند نور خورشید را با یاری آنتن های مولکولی جذب نمایند و سپس، به انتقال انرژی بپردازند. هدف دانشمندان این است تا سیم های مولکولی ابداع نمایند که می توانند مانند این آنتن های مولکولی، به انتقال کارآمد انرژی بپردازند.

این پژوهش، در مجله Journal of the American Chemical Society به چاپ رسید.،مهر