Artikkelit

Saavutus on vuosien työn tulos.

Japanilaisen Kyushun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen kiinteän olomuodon materiaalin, joka kykenee muuntamaan näkyvää auringonvaloa ultraviolettivaloksi tavallisissa ulkoilmaolosuhteissa. Nature Communications -lehdessä julkaistu läpimurto avaa täysin uusia ovia aurinkoenergialla toimiville teknologioille.

UV-valolla on merkittävä rooli teollisuudessa ja lääketieteessä. Sitä hyödynnetään laajasti esimerkiksi ilman ja veden puhdistuksessa, hartsien kovettamisessa 3D-tulostuksessa, hammaspaikkojen valokovetuksessa sekä geelikynsien kuivatuksessa. UV-valon osuus Maahan saavuttavasta auringonvalosta on vain noin kuusi prosenttia, ja siitäkin vain murto-osa on käytännön sovelluksiin kelpaavaa säteilyä.

Tutkijoiden käyttämä prosessi perustuu ilmiöön nimeltä tripletti-tripletti-anhilaatio. Siinä luovuttajamolekyyli imee itseensä näkyvää valoa ja siirtyy korkeaenergiseen triplettitilaan. Tämä energia siirretään eteenpäin vieressä olevalle vastaanottajamolekyylille (akseptorille). Kun kaksi triplettitilassa olevaa molekyyliä kohtaa, ne yhdistävät voimansa ja vapauttavat energiansa yhtenä korkeatehoisena UV-fotonina.

Ilmiö on toiminut tehokkaasti nesteissä, joissa molekyylit pääsevät liikkumaan ja vuorovaikuttamaan vapaasti. Nestemäiset järjestelmät vaativat kuitenkin usein myrkyllisiä liuottimia ja voivat haihtua, mikä rajoittaa niiden käyttöä. Tutkijat ovatkin etsineet toimivaa kiinteää vaihtoehtoa jo vuosikausia.

Tutkijaryhmän läpimurto syntyi dihydroindenoindeeni (DHI) -nimisestä orgaanisesta puolijohteesta. Tutkijat muokkasivat DHI-molekyyliä kiinnittämällä alkyyliketjuja sen hiiliatomeihin, joiden neljä sidosta osoittavat kiinteisiin 3D-suuntiin. Tämä loi tarkkaan kontrolloidun välimatkan naapurimolekyylien välille. Molekyylit pysyivät riittävän lähellä tehokasta energiansiirtoa varten, mutta välttivät suorituskykyä heikentävät sähköiset vuorovaikutukset. Kun materiaali yhdistettiin luovuttajamolekyyliin, kokonaisvalonmuunnon tehokkuus näkyvästä valosta UV-valoksi saavutti 1,9 prosentin tason.

Materiaali tarjoaa käytännön etuja, sillä se on suhteellisen helppo syntetisoida ja sen raaka-aineet ovat edullisia. Tutkijat uskovat, että keksintöä voidaan tulevaisuudessa hyödyntää aurinkoenergialla toimivassa fotokatalyysissä, sisäilman puhdistusjärjestelmissä sekä matalatehoisissa 3D-tulostusteknologioissa.

Lähde

Kuva: Pixabay

Hei! Luitko jo tämän?

Näin Teslan sähkörekka pärjää liukkaalla jäällä: Katso video