راهی برای روشنایی سلول‌های خورشیدی با الهام از میگو

به گزارش سرویس وبگردی خبرگزاری صدا و سیما ، تحقیقات جدید پژوهشگران نشان می دهد: یک لایه فوق نازک از ذرات کروی در ابعاد نانو که از یک مولکول کوچک ساخته شده از ایزوکسانتوپترین به وجود می آید، مسئول رنگ سفید روشن میگوهای اقیانوس آرام است. این یافته ممکن است توسعه پوشش ‌های سفید فوق نازک مورد استفاده در سلول های خورشیدی را با الهام زیستی امکان ‌پذیر کند.

تولید پوشش های سفید بسیار نازک یک چالش در علوم اپتیک بوده و پیامد هایی بسیار مهمی برای توسعه حسگر ها، سلول های خورشیدی و نمایشگرها دارد. تا به امروز، رایج ترین عوامل سفید کننده مورد استفاده در سلول های خورشیدی، بر اساس آرایش متراکم دی اکسید تیتانیوم و نانوذرات اکسید روی هستند. با این حال، به دلیل نگرانی های بهداشتی، فشار فزاینده ای برای جایگزینی آن ها با مواد آلی الهام گرفته از طبیعت وجود دارد.

متاسفانه راه حل های بیولوژیکی مبتنی بر طبیعت برای ایجاد رنگ سفید کارآمد از مواد نازک و متراکم ، بسیار نادر هستند. با این حال، یافته های جدید نشان می دهد: نوعی میگوی موسوم به پاک کننده که در اقیانوس آرام زندگی کرده و با نام علمی Lysmata amboinensis شناخته می شود؛ دارای نوار های سفید بسیار روشن روی کوتیکول، دم، شاخک ها و پاهای خود است که توسط سلول های رنگدانه بسیار نازکی تولید می شود.

طی این مطالعات دکتر بنجامین پالمر با همکاری دکتر دن اورون، روشی نوین را برای اندازه ‌گیری ‌های نوری و شبیه‌ سازی سلول های فوق با هدف مشاهده نوار های سفید روشن روی بدن این میگو ترکیب کردند. محققان طی این مطالعات لایه های فوق نازکی از نانو ذرات متراکم را شناسایی کردند که ضخامت آن ها فقط چند میلینیوم متر است. هنگامی که این ذرات به طور متراکم در لایه های نازک در کنار هم قرار می گیرند، به دلیل پدیده ای به نام ازدحام نوری، نور کمتر پراکنده می شود.

با این حال، نوارهای میگو تا ۸۰ درصد از نور همه رنگ ها را از آرایش ذرات بسیار متراکم منعکس می کنند.

نویسندگان کشف کردند: آرایش پره ‌مانند مولکول ‌های ایزوکسانتوپترین در نانو ذرات فوق، نور را قادر می ‌سازد تا با وجود آرایش ذرات متراکم، بدون کاهش در پراکندگی، بسیار کار آمد تر پراکنده شود.

این یافته ها بینش جدیدی در مورد نقش ناهمسانگردی نوری در فیزیک انکسار نور ارائه کرده و می‌تواند منجر به طراحی پوشش ‌های سفید بسیار نازک زیست سازگار شود.

شرح کامل این مطالعات در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Photonics منتشر شده است.