با تلاش پژوهشگران؛

نانوذرات طلا در مقیاس نانومتری با خاصیت جذب نور مرئی ساخته شد

پژوهشگران با استفاده از نانوذرات طلا و لایه‌نازک در مقیاس نانومتری توانستند فتوالکترودی بسازند که ۸۵ درصد از نور مرئی را جذب کند.

کد خبر: ۷۱۲۵۶۶

دوشنبه - ۰۲ مهر ۱۳۹۷ / September 24, 2018

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پژوهشگران با استفاده از نانوذرات طلا و لایه‌نازک در مقیاس نانومتری توانستند فتوالکترودی بسازند که ۸۵ درصد از نور مرئی را جذب کند. کارایی این فتوالکترود ۱۱ برابر بیشتر از الکترود‌های رایج است.

محققان فتوالکترودی ساختند که می‌تواند ۸۵ درصد از نور مرئی را جذب کند؛ این کار روی لایه‌نازک نیمه‌هادی که میان دو لایه طلا قرار گرفته انجام می‌شود. کارایی تبدیل انرژی در این فناوری ۱۱ برابر بیشتر از روش‌های پیشین است.

با توجه به نیاز روز افزون به انرژی‌های تجدیدپذیر، تقاضا برای تولید پیل‌های خورشیدی در حال افزایش است، پیل‌هایی که با انجام فرآیندی موسوم به فتوسنتز مصنوعی می‌تواند نور مرئی را از خورشید دریافت به الکتریسیته تبدیل کند.

این گروه تحقیقاتی به رهبری هیروکی میساوا از مؤسسه‌ی علوم الکترونیک دانشگاه هوکایدو، به دنبال توسعه‌ی فتوالکترود‌هایی هستند که بتواند نور مرئی را با طول موج‌های مختلف جذب کند. برای این کار از نانوذرات طلا روی یک لایه‌ی نیمه‌هادی استفاده شده‌است. اما افزودن لایه‌ای از نانوذرات طلا نمی‌تواند جذب نور را به حد کافی برساند؛ چرا که تنها بخشی از طول موج نور توسط این الکترود‌ها جذب می‌شود.

در مقاله‌ای که این گروه با عنوان water splitting under modal strong coupling conditions در نشریه‌ی Nature Nanotechnology به‌چاپ رساندند، نشان داده‌اند که ساندویچ کردن یک لایه‌ی نیمه‌هادی از جنس دی‌اکسید تیتانیم به ضخامت ۳۰ نانومتر میان دو لایه‌ی نازک از جنس طلا به ضخامت ۱۰۰ نانومتر می‌تواند مقدار جذب نور را افزایش دهد. زمانی که نور به این سیستم بتابد، نانوذرات طلا همانند آیینه نور را میان دو لایه به دام می‌اندازند؛ با این کار مقدار کارایی جذب نور افزایش می‌یابد.

محققان نشان دادند که ۸۵ درصد از نور مرئی توسط این فتوالکترود جذب می‌شود که مقدار کارایی آن بسیار بیشتر از روش‌های قبلی است. نانوذرات طلا با استفاده از پدیده‌ای موسوم به رزونانس پلاسمون سطحی موجب جذب نور با طول موج ویژه‌ای می‌شوند. تمام این ساختار به‌گونه‌ای طراحی شده‌است که می‌تواند طیف وسیعی از نور را جذب کند. با مقدار بسیار کمی از مواد، این فتوالکترود می‌تواند نور خورشید را با کارایی بالا به انرژی تجدیدپذیر تبدیل کند.