Оптоэлектронные системы

Пересечение оптики и электроники от теории до практики

Нанодерево и водородное топливо

Вид "нанодеревьев" под микроскопом

В калифорнийском университете (Сан-Диего) ученые начали создавать уникальные леса, основным растением которых является нанодерево из нанопроволоки. Крошечные, видимые только в мощные электронные микроскопы, структуры призваны поглощать солнечную энергию и генерировать водородное топливо.

Нанодеревья произведены и природных материалов (кремний и оксид цинка), не способных как то повредить окружающей среде. В перспективе, такие леса будут одним из самых дешевых способов получения водородного топлива.

"Это экологически чистый способ получения экологически чистого топлива", сказал Дели Ван, профессор кафедры электротехники в университете Сан-Диего.

Он утверждает, что вертикальная структура нанолеса позволяет повысить поглощение солнечного света. Примером может служить вид нашей планеты из космоса. Океаны и пустыни всегда выглядят гораздо ярче темных лесов. Это говорит о том, что леса отражают очень мало солнечного света и большая часть излучения поглощается деревьями. Так и нанолеса должны поглощать свет гораздо лучше своих плоских полупроводниковых собратьев.

Как выражается один из моих коллег, цимус в том, что столбики, которые вы видите на фотографии выше якобы увеличиваю площадь поглощения солнечного света. Давайте попробуем найти изъяны такой системы.

Нужны ли нанодереву "листья"?

Представим, что излучение падает на поверхность "нанолеса" перпендикулярно его поверхности. Какая часть такого столбика будет поглощать свет? Вероятно, "нанодерево" будет это делать своей верхушкой, то есть задействована будет только верхняя часть (или даже только торец) каждого наностолбика. Получается, что нижняя часть такого леса будет работать неэффективно, и "листья" "нанодереву" просто не нужны. Да и свет попавший между деревьями попадает на поверхность, которая может его поглощать.

И тут же спешу, если не опровергнуть, то подвергнуть сомнению свое заключение. Это же НАНОЛЕС! Если толщина столбиков и расстояние между ними сравнимы с длиной волны излучения, то я совсем не исключаю появления эффектов дифракции и интерференции. Возможно они позволят свету "обтечь" столбики, что действительно может увеличить коэффициент поглощения такой поверхности.

Что до поверхности между "нанодеревьями", то она, так же как и столбики, может использовать солнечную энергию для получения топлива. Если же свет просто отразиться, то, по пути наверх, он опять встретит полезный для нас"нанолес", в результате чего, количество "убежавшего" света будет минимальным. Конечно худший вариант, если поверхность просто нагреется без каких-либо полезных эффектов. Так же нагревание может привести к потере эффективности такой системы.

"Нанодерево" и его тень

Если свет косой, то не будет ли тень от стоящим рядом деревьев снижать эффективность? Покуда писал эту фразу, осознал, насколько это абсурдно! С точки зрения каждого столбика: "Что не съем я, то скушает сосед и общее дело не пострадает." А шершавые поверхности, насколько я знаю, поглощают свет лучше полированных. Исключением могут служить прозрачные полированные поверхности, предназначенные для пропускания света.

Заключение - "нанолес" из нанопроволоки имеет право на жизнь

Таки образом, после быстрого просмотра доступных материалов, можно сделать вывод, что созданная учеными поверхность действительно обладает отличной поглощающей свет способностью. К сожалению, мне сложно делать выводы относительно производства с помощью таких структур водородного топлива. Но думаю, что светлые головы из Сан-Диего не будут заниматься ерундой.

Добавить комментарий

Оптоэлектронные системы © 2015