مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی ( Molecule to store solar energy developed ) در دانشگاه لیشنوپینگ (Linköping University) سوئد ساخته شد .
مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی ، که انرژی نور خورشید را جذب کرده و آن را در پیوندهای شیمیایی خود ذخیره می‌کند در دانشگاه لینشوپینگ (Linköping University) تولید شد . نتایج این پژوهش در مجله انجمن شیمی آمریکا JACS منتشر شده است .
ضرورت ساخت مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی
زمین چندین برابر بیشتر از ( استفاده‌‌های ) بشر از خورشید انرژی دریافت می‌کند . این انرژی می‌تواند توسط تجهیزات انرژی خورشیدی جذب شود ؛ اما یکی از چالش‌های اساسی در زمینه انرژی خورشیدی ذخیره کردن موثر آن است ، بگونه‌ای که هنگامی که خورشید نتابد ، انرژی همچنان در دسترس باشد . این امر سبب شد تا دانشمندان دانشگاه لینشوپینگ امکان دریافت و جذب انرژی خورشیدی را در یک مولکول جدید (مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی) بررسی کنند .
جزئیات ساخت مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی
این مولکول متعلق به گروهی است که Photoswitch های مولکولی ( Molecular Photoswitches) نامیده می‌شوند . این مولکول‌ها همیشه در دو شکل ( حالت ) مختلف ، ایزومرها ( که اختلاف در ساختار شیمیایی دارند ) ، وجود دارند . این دو حالت خواص مختلفی دارند و در مورد مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی تولید شده توسط محققان LiU ، این اختلاف در محتوای انرژی است . ساختار شیمیایی همه Photoswitchها تحت تاثیر انرژی نور قرار دارد . این بدان معنی است که ساختار و بنابراین خصوصیات یک Photoswitch توسط روشنایی ( Illuminating ) آن تغییر می‌کند . یکی از زمینه‌های کاربرد Photoswitch ها الکترونیک‌های مولکولی است که در آن دو فرم مولکول ، رسانایی الکتریکی مختلفی دارند . زمینه دیگر فتوفارماکولوژی ( Photopharmacology ) است که در آن یک حالت از مولکول از نظر فتوفارماکولوژی فعال است و می‌تواند به پروتئین خاصی در بدن متصل شود ، در حالی که حالت دیگر آن غیر فعال است .
چیزی که در تحقیقات مرسوم است این است که ابتدا آزمایشات انجام می‌شود و متعاقبا فعالیت‌های نظری ، نتایج آزمایش را تایید می‌کنند ، اما در ساخت مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی ، این روش معکوس شد . به این ترتیب که Bo Durbeej و گروهش در شیمی نظری فعالیت کرده و محاسبات و شبیه سازی واکنش‌های شیمیایی مربوطه را انجام دادند . این مورد شامل شبیه سازی‌های پیشرفته رایانه‌ای بود که بر روی ابر رایانه‌ها در مرکز ملی ابر رایانه ، NSC ، در لینشوپینگ انجام شد . محاسبات نشان داد که واکنش شیمیایی مورد نیاز در مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی ، بسیار سریع و در مدت زمان ۲۰۰ کوادریلیوم ثانیه انجام خواهد شد . پس از آن همکاران آن‌ها در مرکز تحقیقات علوم طبیعی در مجارستان توانستند این مولکول را بسازند و آزمایشاتی را انجام دهند که پیش بینی‌های نظری را تایید کند .
مکانیزم ذخیره انرژی در مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی
به منظور ذخیره مقدار زیادی انرژی خورشیدی در مولکول توسعه یافته در این پژوهش ، محققان تلاش کرده‌اند تا اختلاف انرژی بین دو ایزومر را تا حد ممکن افزایش دهند . حالت منبع این مولکول بسیار پایدار است ، خاصیتی که در شیمی آلی با نام ” آروماتیک ” بودن مولکول مشخص می‌شود . مولکول بنیادی از سه حلقه که هر کدام آروماتیک است ، تشکیل شده است . هنگامی که مولکول نور را جذب می‌کند ، خاصیت آروماتیکی آن از بین می‌رود ، بطوری که مولکول به شدت غنی از انرژی می‌شود . محققان LiU در این پژوهش ( ساخت مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی ) مفهوم جابجایی بین حالت‌های آروماتیک و غیر آروماتیک یک مولکول ، از گروه photoswitch های مولکولی ، را نشان دادند .
گفته‌های مدیر پژوهش پروژه
گفته‌های Bo Durbeej استاد فیزیک محاسباتی در گروه فیزیک ، شیمی و بیولوژیک دانشگاه لینشوپینگ و مدیر این پژوهش در ادامه مطرح شده است . ” مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی توسعه یافته در پژوهش ما می‌تواند دو حالت مختلف به خود بگیرد : حالت منبع ، که می‌تواند انرژی را از خورشید جذب کند و حالت جایگزین ، که در آن ساختار حالت منبع تغییر می‌یابد و به شدت از انرژی غنی می‌شود . این امر موجب ذخیره شدن انرژی خورشیدی در مولکول می‌شود ” .
گفته‌های Bo Durbeej : ما انتظار داشتیم که این کار (ساخت مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی) دشوار باشد ، اما نشان داده‌ایم که ممکن است چنین واکنشی هم سریع و هم به طور موثر انجام شود . “بیشتر واکنش‌های شیمیایی در شرایطی شروع می‌شوند که مولکول دارای انرژی بالا باشد و متعاقبا به یکی از انرژی‌های پایین منتقل شود . در این پژوهش ، ما برعکس عمل کردیم ؛ یعنی یک مولکول که انرژی کمی داشت ، به یک مولکول با انرژی بالا تبدیل شد ” .
محققان مولکول ذخیره کننده انرژی خورشیدی را توسعه دادند که انرژی نور خورشید را جذب می‌کند و آن را در پیوندهای شیمیایی خود ذخیره می‌کند . استفاده طولانی مدت از این مولکول ، انرژی خورشیدی بالایی را حاصل می‌کند و آن را برای مصارف بعدی ذخیره می‌کند .
تاریخ انتشار خبر : ۳۱ آگوست ۲۰۲۰ / ۱۰ شهریور ۱۳۹۹
منبع خبر : دانشگاه لینشوپینگ (Linköping University)
کد خبر : ۲۴۵
