اكتشف باحثون في دراسة قادتها جامعة ولاية بنسلفانيا بالولايات المتحدة آلية جديدة لاستخراج الطاقة من الضوء، وهو اكتشاف يمكن أن يحسن من تقنيات توليد الكهرباء بواسطة الطاقة الشمسية، وقد يساعد على إيجاد أجهزة الكترونية بصرية أكثر كفاءة، وذلك لاستخدامها في مجال الاتصالات.

ولقد أظهر الباحثون الأميركيون حماسهم لاكتشافهم عملية أكثر كفاءة بكثير من العمليات التقليدية التي تستند على زيادة الموصلية الكهربائية للمواد عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي.وارتكز عمل الدراسة على وجه التحديد ، على “تراكيب بلازمونية مصغرة”، وهي مواد تتألف من جزيئات الذهب وجزيئات “بورفين” حساسة للضوء، بأحجام دقيقة، ومرتبة بأنماط محددة.

ويمكن للبلازمونات ، أو التذبذبات الالكترونية الجماعية، أن تكون مثارة في هذه النظم من خلال الإشعاع الضوئي ونقل التيار الكهربائي الذي يمكن أن يتحرك في نمط يحدده حجم جزيئات الذهب وشكلها، فضلا عن الخواص الكهربائية للبيئة المحيطة.

ونظرا لأن هذه المواد يمكن أن تعزز بعثرة الضوء، فيمكن الاستفادة منها في مجموعة من التطبيقات التكنولوجية، كزيادة الامتصاص في الخلايا الشمسية. ولدراسة آلية البلازمونات التي يسببها التيار، غير الباحثون بشكل منهجي المكونات المختلفة للبنية البلازمونية المصغرة، وحجم جزيئات الذهب، وحجم جزيئات “البورفين”، وباعدوا بين تلك المكونات.

 ومن ثم أنشأوا هياكل محددة استبعدت حدوث احتمالات أخرى، من أجل أن يكون النشاط الوحيد الذي يساهم في تعزيز تيار الخلية الكهروضوئية هو الإلكترونات الساخنة التي تم استقاؤها من البلازمونات. ومقارنة بالعمليات التقليدية، كانت هنالك زيادة في كفاءة العملية الجديدة بنحو ثلاث إلى 10 مرات، حتى دون تحسين النظام.

تصور

قال الباحث داون بونل، من جامعة ولاية بنسلفانيا، إنه يمكن تصور وجود طلاء على جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص يحاكي عمل الخلايا الشمسية، من أجل الحصول على طاقة استخدامه بواسطة أشعة الشمس فقط. وأضاف إنه يمكن لهذه المواد أيضا تحسين وسائل الاتصالات، لتصبح جزءا من الدوائر الجزيئية التي تتسم بكفاءة كبيرة.

ساينس ديلي