Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Sjeldne kjemiske fenomen som kan utnyttes til å høste solenergi demonstrert av forskere

Anonim

Et team av internasjonale forskere ledet av professor Jagadese J Vittal fra Institutt for kjemi ved NUSs fakultet for naturvitenskap har med suksess unraveled den kjemiske reaksjonen som er ansvarlig for å drive mikroskopiske krystaller for å hoppe avstander opptil hundrevis av ganger deres egen størrelse når de blir utsatt for ultrafiolett (UV) lys.

annonse


Denne popping effekten, som er knyttet til sprengning av popcornkjerner ved høye temperaturer, demonstrerer omdannelsen av lys til mekanisk bevegelse. Det er første forekomst av en "fotosalienteffekt" drevet av en fotokjemisk reaksjon i faste stoffer som skal rapporteres. Det sjeldne fenomenet gir en ny måte å overføre lysenergi til mekanisk bevegelse, og gir potensielt en ny tilnærming til å utnytte solenergi til å drive lysdrevne aktuatorer og mekaniske enheter.

Disse nye funnene ble publisert som omslagshistorien i den engelske versjonen av tysk vitenskapelig tidsskrift Angewandte Chemie International Edition 2. juni 2014.

Popcorn-lignende eksplosjon av små krystaller demonstrert

NUS-teamet har aktivt latt etter måter å kontrollere reaktiviteten til faste stoffer. Under studiet av metallkomplekspolymeriseringen i fast tilstand fant Raghavender Medishetty, en doktorgradskandidat, og Bai Zhaozhi, en tredjeårsstudentstudent ved Institutt for kjemi ved NUS-fakultetet, at meget små krystaller sprang voldsomt når de blir utsatt for UV-lys. Interessant nok, selv når krystallene bestråles med svakt UV-lys, brutt de enkelte krystaller voldsomt for å reise opp til hundrevis av ganger deres størrelser. En slik avstand er ekvivalent med en menneskelig hopping noen hundre meter.

For å forstå reaksjonene bak selve selvvirkningen av krystallene, jobbet NUS-teamet med et forskersteam fra New York University Abu Dhabi ledet av lektor Panče Naumov for å fange hurtigrørelsen av krystallene med et optisk mikroskop koblet til en høy -fotoboks. De samarbeidet også med et forskersteam fra Max Plank Institute for Solid State Research i Tyskland, ledet av professor Robert E. Dinnebier for å modellere kinetikken ved tidsbesparende pulverrøntgendiffraksjonsmetoder.

Gjennom bruk av en rekke analytiske metoder oppdaget forskerne at årsaken til popping og desintegrasjon av disse enkle krystaller var på grunn av belastningen generert under den fotokjemiske reaksjonen i krystallet, hvilket førte til dannelsen av metallkoordinasjonspolymerer. Plutselig utvidelse av volum under denne reaksjonen resulterer i frigjøring av stresset i form av ballistiske hendelser. En slik kjemisk reaksjon ligner veldig popping av kornkjerner på en kokeplate som et resultat av rask utvidelse av den indre kjernen i forhold til det ytre skallet.

Utviklet på funnene, sa prof Vittal, "Fotoaktuerte bevegelser er indusert ved bruk av lys til visse typer krystaller, men de observeres å være mindre effektive enn de biomekaniske bevegelsene til plante- og dyrefekter. I vårt arbeid observerte vi at Omdannelsen av energi i krystallene kan være i stand til å etterligne motiliteten til biologiske systemer og gi en ny måte å overføre lysenergi til mekanisk bevegelse. "

Han la til: "Vårt arbeid bekrefter at det såkalte" dårlige "UV-lyset fra kilder som solen kan brukes til å konvertere kjemiske reaksjoner for å drive mekaniske bevegelser med praktiske bruksområder. Kunnskap og anvendelse av slik oppførsel er svært viktig for å håndtere den globale energi krise."

Denne studien åpner dører for videre studier av materialer for alternativ energikonvertering.

Videre forskning

NUS forskergruppen undersøker en rekke nye forbindelser for bedre å forstå mekanismen og forbedre effektiviteten av fotosalienteffekten. De gjennomfører også systematiske studier for å se på virkningen av kjemisk modifikasjon på fotosalienteffekten.

Teamet håper å til slutt utvikle nye materialer som kan konvertere solenergi effektivt til mekanisk energi. I tillegg håper teamet også å utnytte prinsippet om fotosalienteffekten for å skape en ny kilde til reversibel kjemisk energi ved å kontrollere formen og størrelsen på krystaller som brukes til energikonvertering.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av National University of Singapore . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Raghavender Medishetty, Ahmad Husain, Zhaozhi Bai, Tomče Runčevski, Robert E. Dinnebier, Panče Naumov, Jagadese J. Vittal. Titelbild: Enkeltkrystaller som popper under UV-lys: En Photosalient-effekt utløst av en (2 2) Cycloaddition Reaction (Angew. Chem. 23/2014) . Angewandte Chemie, 2014; 126 (23): 5821 DOI: 10.1002 / ange.201403852