baten kaitos
کاربر نگاه دانلود
محققان آلماني توانسته‌اند بسامد نور خورشيد را تغيير دهند. فرآيند تغيير به سمت بالا (up-conversion) در گذشته هم براي نور ليزر انجام مي‌شد اما اين محققان براي اولين بار توانستند اين فرايند را بر روي نور خورشيد انجام دهند.
همان‌طور که مي‌دانيد تغيير بسامد نور توسط برخي مواد طبيعي فلورسانس قابل انجام است. در اين مواد فرآيند تغيير به سمت پايين (down-conversion) رخ مي‌دهد به اين معني که نوري با بسامد بالاتر به ماده فلورسانس برخورد مي‌کند و در نهايت نور خروجي از ماده بسامد پايين‌تري از نور اوليه دارد.
در فرآيند تغيير به سمت بالا بايد انرژي فوتونها با يکديگر جمع شود، به اين معني که دو فوتون با انرژي کم در يک زمان بايد جذب يک اتم شوند تا باعث گسيل يک فوتون با انرژي بالاتر شود. چون اين جذب دوگانه بايد در يک زمان اتفاق بيافتد، بنابراین براي ايجاد چنين فرايندي چگالي بالايي از فوتونها مورد نياز است و تنها چشمه‌اي که چگالي مورد نياز براي اين فرآيند را فراهم مي‌آورد ليزرها هستند.
با اين حال، محققان آلماني اخيراً فرآيند تغيير به سمت بالا را براي چشمه نور خورشيد نيز به کار بـرده‌اند و از آنجا که سلول‌هاي خورشيدي (solar cell) تنها به بخشي از طيف نور خورشيد حساسند، به اين وسيله مي‌توان گستره جذب اين سلول‌ها را افزايش داد و بازده آن‌ها را بالا برد.
فرآيند تغيير به سمت بالا براي شدت‌هاي کمتر از ليزر مثلاً نور خورشيد به اين صورت انجام شده است که به جاي جذب همزمان دو فوتون توسط يک اتم، محققان از دو اتم براي جذب دو فوتون و ذخيره انرژي آن‌ها براي جمع شدن اين انرژي‌ها در زمان‌هاي بعدي استفاده کرده‌اند. اين روش همچنين به بالا بردن بازده فرآيند تغيير به سمت بالا در ليزرها هم کمک مي‌کند، به طوري که شدت ليزر تغيير به سمت بالا يافته، با اين روش تا 100 برابر افزايش مي‌يابد!
محققان در اين روش يک ماده جذب کننده سبز به نام سنسيتايزر (sensitizer) را با يک پليمر گسيلنده آبي در يک محلول مخلوط کردند. سنسيتايزر مولکولي حلقوي شکل با هسته پالاديوم است که مي‌تواند انرژي فوتون جذب شده را در ترازهاي برانگيخته‌اي با طول عمر بالا به نام ترازهاي سه‌گانه (triplet) ذخيره کند.
اين ترازهاي سه‌گانه‌ي سنسيتايزر مي‌توانند انرژي خود را به مولکول‌هاي گسيلنده منتقل کنند و در نتيجه توليد ترازهاي سه‌گانه‌ي گسيلنده طول عمر بيشتري دارند. انرژي در ترازهاي سه‌گانه به مدت حدود 5 ميلي‌ثانيه ذخيره مي‌شود که بسيار بيشتر از ترازهاي معمولي است. هنگامي که دو تا از ترازهاي سه‌گانه‌ي گسيلنده در محلول به يکديگر برخورد مي‌کنند يکي از اين سه‌گانه‌ها مي‌تواند انرژي آن ديگري را گرفته و الکترون برانگيخته شده‌ي خود را بار ديگر برانگيخته کند و در نهايت با پايين آمدن الکترون دو بار برانگيخته شده به تراز پايه، فوتوني با بسامد بالاتر توليد شود. به اين وسيله انرژي دو فوتون فرودي به وسيله‌ي يک واسطه جمع خواهد شد.
محققان حداکثر بازده اين روش را 1% بيان کرده‌اند (يعني يک فوتون آبي درنتيجه‌ي برخورد 100 فوتون سبز توليد مي‌شود) اين مقدار به نظر کوچک مي‌آيد ولي از آنجا که سلول‌هاي خورشيدي تنها به بخشي از طيف نور حساسند به اين وسيله مي‌توان از فوتون‌هاي غير قابل استفاده نيز در ذخيره‌ي انرژي خورشيدي استفاده کرد.
_______________________
این مطلب از صفحه‌ی
تهیه شده است.
همان‌طور که مي‌دانيد تغيير بسامد نور توسط برخي مواد طبيعي فلورسانس قابل انجام است. در اين مواد فرآيند تغيير به سمت پايين (down-conversion) رخ مي‌دهد به اين معني که نوري با بسامد بالاتر به ماده فلورسانس برخورد مي‌کند و در نهايت نور خروجي از ماده بسامد پايين‌تري از نور اوليه دارد.
در فرآيند تغيير به سمت بالا بايد انرژي فوتونها با يکديگر جمع شود، به اين معني که دو فوتون با انرژي کم در يک زمان بايد جذب يک اتم شوند تا باعث گسيل يک فوتون با انرژي بالاتر شود. چون اين جذب دوگانه بايد در يک زمان اتفاق بيافتد، بنابراین براي ايجاد چنين فرايندي چگالي بالايي از فوتونها مورد نياز است و تنها چشمه‌اي که چگالي مورد نياز براي اين فرآيند را فراهم مي‌آورد ليزرها هستند.
با اين حال، محققان آلماني اخيراً فرآيند تغيير به سمت بالا را براي چشمه نور خورشيد نيز به کار بـرده‌اند و از آنجا که سلول‌هاي خورشيدي (solar cell) تنها به بخشي از طيف نور خورشيد حساسند، به اين وسيله مي‌توان گستره جذب اين سلول‌ها را افزايش داد و بازده آن‌ها را بالا برد.
فرآيند تغيير به سمت بالا براي شدت‌هاي کمتر از ليزر مثلاً نور خورشيد به اين صورت انجام شده است که به جاي جذب همزمان دو فوتون توسط يک اتم، محققان از دو اتم براي جذب دو فوتون و ذخيره انرژي آن‌ها براي جمع شدن اين انرژي‌ها در زمان‌هاي بعدي استفاده کرده‌اند. اين روش همچنين به بالا بردن بازده فرآيند تغيير به سمت بالا در ليزرها هم کمک مي‌کند، به طوري که شدت ليزر تغيير به سمت بالا يافته، با اين روش تا 100 برابر افزايش مي‌يابد!
محققان در اين روش يک ماده جذب کننده سبز به نام سنسيتايزر (sensitizer) را با يک پليمر گسيلنده آبي در يک محلول مخلوط کردند. سنسيتايزر مولکولي حلقوي شکل با هسته پالاديوم است که مي‌تواند انرژي فوتون جذب شده را در ترازهاي برانگيخته‌اي با طول عمر بالا به نام ترازهاي سه‌گانه (triplet) ذخيره کند.
اين ترازهاي سه‌گانه‌ي سنسيتايزر مي‌توانند انرژي خود را به مولکول‌هاي گسيلنده منتقل کنند و در نتيجه توليد ترازهاي سه‌گانه‌ي گسيلنده طول عمر بيشتري دارند. انرژي در ترازهاي سه‌گانه به مدت حدود 5 ميلي‌ثانيه ذخيره مي‌شود که بسيار بيشتر از ترازهاي معمولي است. هنگامي که دو تا از ترازهاي سه‌گانه‌ي گسيلنده در محلول به يکديگر برخورد مي‌کنند يکي از اين سه‌گانه‌ها مي‌تواند انرژي آن ديگري را گرفته و الکترون برانگيخته شده‌ي خود را بار ديگر برانگيخته کند و در نهايت با پايين آمدن الکترون دو بار برانگيخته شده به تراز پايه، فوتوني با بسامد بالاتر توليد شود. به اين وسيله انرژي دو فوتون فرودي به وسيله‌ي يک واسطه جمع خواهد شد.
محققان حداکثر بازده اين روش را 1% بيان کرده‌اند (يعني يک فوتون آبي درنتيجه‌ي برخورد 100 فوتون سبز توليد مي‌شود) اين مقدار به نظر کوچک مي‌آيد ولي از آنجا که سلول‌هاي خورشيدي تنها به بخشي از طيف نور حساسند به اين وسيله مي‌توان از فوتون‌هاي غير قابل استفاده نيز در ذخيره‌ي انرژي خورشيدي استفاده کرد.
_______________________
این مطلب از صفحه‌ی
تهیه شده است.
