Ludwig Maximilian Üniversitesi’ndeki (LMU) araştırmacılar kısa bir müddet evvel güneş gücünden daha verimli bir biçimde yararlanma arayışlarında çığır açan bir adım attıklarını açıkladılar. LMU araştırmacıları güneş enerjisi kullanımında ihtilal yaratabilecek yüksek performanslı nano yapılar geliştirmek için nanoteknolojinin karmaşık dünyasına daldı. Bunun sonucunda ise iki boyutlu bir üstün kristal materyal ortaya çıktı. Bu, güneş gücündeki kritik problemleri çözerken tıpkı vakitte hidrojen üretimi için de değerli bir kapı sağlıyor. Yenilenebilir güçte kıymetli gelişme
Güneş ışığını yakalamak ve bundan güç üretmek temel olarak kuvvetli bir süreç. Öncelikle güneş ışığı dünyaya “seyreltilmiş” bir halde geliyor, bu nedenle alan başına düşen güç nispeten düşük düzeyde bulunuyor. Klâsik güneş panelleri bu sorunu geniş yüzeyleri kaplayarak çözüyor. Fakat LMU’daki araştırmacılar arklı bir yaklaşım benimsiyor. Nature Catalysis mecmuasındaki yeni bir yayında, yalnızca rekor kırmakla kalmayıp birebir vakitte güç seyreltme çıkmazına potansiyel bir tahlil sağlayan iki boyutlu bir harika kristal geliştirdiler.
Ekibin yeniliği, güneş gücünü ağırlaştıran minyatür mıknatıslar üzere davranan plazmonik nano yapılarda yatıyor. Grup, altın gibi plazmonik bir metalden 100-200 nanometre aralığında parçacıklar oluşturduklarını söylüyor. Bu ölçekte, görünür ışık altının elektronlarıyla çok güçlü bir biçimde etkileşime girerek rezonanslı bir formda salınmalarına neden oluyor. Araştırma grubunda bulunan, fizik ve güç dönüşümü alanlarında önde gelen isimlerden biri olan Profesör Emiliano Cortés, süreci bir harika lense benzeterek şunları söyledi: “Gelen ışık için bu güçlü bir değişimdir, böylelikle daha sonra metalik nanoparçacıkla çok daha güçlü bir biçimde etkileşime giriyor. Bizim nanomalzemelerimiz bunu moleküler ölçekte yapıyor.” Bu durum, nanoparçacıkların daha fazla güneş ışığı yakalama kabiliyeti sayesinde çok yüksek güçlü elektronların ortaya çıkmasına neden oluyor.
Hidrojen üretimi sağlandı
Bu süreci daha da geliştirmek için araştırmacılar, altın parçacıklarının eşsiz bir düzenlemesini kullanarak ışık emiliminin değerli ölçüde arttığı “sıcak noktalar” oluşturdular. Güçlü bir katalizör gereç olan platin nanopartiküller bu sıcak noktalara yerleştirildi. Platin güneş ışığını zayıf bir biçimde emdiği için fotokataliz için tercih edilen bir materyal değil fakat bu zayıf emilimi artırmak ve ışık gücüyle kimyasal tepkileri güçlendirmek için bu sıcak noktalar kullanılabilir. Grubun araştırmasında tepkinin formik asidi hidrojene dönüştürdüğü gözlemlendi. Ekip yaptığı açıklamada, “Bu materyal, güneş ışığı ile yeşil hidrojen üretiminde dünya rekorunu elinde tutuyor” dedi. Saatte ve bir gram katalizör başına 139 milimol hidrojen üretim süratiyle bu fotokatalitik materyal, yeşil hidrojen üretimi arayışında oyunun kurallarını değiştirecek nitelikte. Hidrojen üretimi şu anda büyük ölçüde başta doğal gaz olmak üzere fosil yakıtlara dayanıyor. Plazmonik ve katalitik metalleri birleştirmek ise daha yeşil bir tahlil sağlıyor.
Ekibin geliştirdikleri patentli materyal yalnızca daha verimli hidrojen üretimi vaat etmekle kalmıyor, tıpkı vakitte CO2’nin kullanılabilir unsurlara dönüştürülmesi üzere öbür reaksiyonlardaki potansiyel uygulamalar için de kapı açıyor.
