موفقیت محققان در جذب طیف وسیعی از نور خورشید با طلای متخلخل

[آیدا.ف]

پژوهشگران سنگاپوری در بررسی خواص نوری فلزات متخلخل حاوی حفرات نانومقیاس دریافتند که این فلزات طیف وسیعی از نور خورشید را جذب می‌کنند؛ بنابراین ظاهر این فلزات مات و تیره دیده می‌شود.

به گزارش سرویس پژوهشی ایسنا، طلا بعنوان یک فلز درخشان شناخته می‌شود، هرچند در صورت متخلخل بودن ظاهری مات و سیاه پیدا می‌کند. سطح طلای متخلخل حاوی نانوحفره‌ها، زبر بوده و به شدت از درخشندگی آن کاسته شده است.

«مایکل بوسمن» و همکارانش از موسسه «آاستار» نشان دادند که مات شدن ذرات طلا بدلیل جفت شدن پرتوهای نور با الکترون‌ها در سطح آن است.

پرتو نوری با برخورد به سطح فلزات می‌تواند موجب نوساناتی در سطح آنها شود. اگر این پرتوها دارای طول موج مناسبی باشند، توسط سطح جذب شده و موجب تشکیل ذرات هیبریدی به‌ نام پلاریتون‌های پلاسمونی سطح می‌شود.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که پلاریتون‌های پلاسمونی سطح در فلزات می‌توانند با هم ترکیب شده و موجب پدیدار شدن جذب بالا در مواد متخخل شود.

«بوسمن» می‌گوید: اندازه‌گیری‌های ما نشان می‌دهد که اگر ازنزدیک به این مواد نگاه کنید به هیچ وجه سیاه نیستند، بلکه کاملا رنگی هستند. آنها به نظر سیاه می‌رسند، به این دلیل که ما از دور به آنها نگاه می‌کنیم. زمانی که ما از دور نظاره‌گر آنها هستیم، بیشتر رنگ‌های مختلف توسط این سطوح جذب شده‌اند.

این پدیده که توسط پلاریتون‌های پلاسمونی سطحی صورت می‌گیرد، در مقیاس‌های زیر میکرومتر انجام می‌شود؛ بنابراین میکروسکوپ‌های نوری رایج شرایط لازم برای مشاهده مستقیم پلاریتون‌های پلاسمونی سطحی را ندارند.

در این پروژه محققان پرتوهای الکترونی را در فیلم‌های طلا و نقره روبش کردند، با این کار موفق به ترسیم نقشه دو بعدی از طول موج نورهای جذب شده در یک نقطه ویژه شدند.

نتایج نشان داد که با تغییر شکل و ابعاد نانوحفره‌ها، پلاریتون‌های پلاسمونی سطحی پرتوهایی با طول موج وسیع‌تری را جذب می‌کنند. از این یافته می‌توان برای تولید ادوات فتوولتائیک با کارایی بالا استفاده کرد.

«بوسمن» می‌گوید: این نتایج نشان می‌دهد که می‌توان طلا و نقره را به رنگ‌های دلخواه خود در آوریم. همچنین می‌توان شرایطی فراهم کرد که جذب نور خورشید با کارایی بالا انجام گیرد؛ برای این کار تنها کافی است طلا یا نقره را به شکلی درآوریم که طیف وسیع‌تری از نور خورشید را جذب کند.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Light splitting in nanoporous gold and silver» در نشریه «ACS Nano» به چاپ رسیده است.