Ученые создали крохотные искусственные подсолнухи — Naked Science
06.11.2019
Денис Гордеев

Ученые создали крохотные искусственные подсолнухи

Микроструктуры, изгибающиеся в ответ на изменение положения источника света, поглощают энергию вчетверо эффективнее классических солнечных панелей.

Микроподсолнухи изгибаются, реагируя на положение лазера
Микроподсолнухи изгибаются, реагируя на положение лазера / © Qian, Zhao, Alsaid et al., Nature Nanotechnology et al.

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университета штата Аризона создали биомиметический многонаправленный трекер солнечной энергии, или просто SunBOT. Эти крохотные структуры из термочувствительного материала способны сгибаться в направлении источников световой энергии, чтобы максимально эффективно ее поглощать.

Ученые уже давно работают над имитацией реакций растений на солнечный свет. Быстрые реакции подобного рода, которые возникают в ответ на ненаправленное и рассеянное освещение, называются настиями. Пример подобного поведения можно увидеть у одуванчиков: их соцветия-корзинки раскрываются при ярком освещении и закрываются, когда света становится меньше.

Сымитировать настии растений при помощи синтетических материалов оказалось не так уж сложно. Куда труднее воспроизвести фототропизм — изменение положения или направления роста органов растений в зависимости от направления светового потока. Классический пример фототропизма — движение соцветий подсолнечника за солнцем в течение дня.

Материал, который может проявлять фототропизм, был бы чрезвычайно полезен при создании фотоэлектрических устройств, чтобы они могли максимально эффективно улавливать энергию от нестационарного источника. В статье, опубликованной в Nature Nanotechnology, ученые описали процесс создания искусственных микроподсолнухов, которые ведут себя подобно настоящим растениям.

Исследователи перебрали несколько видов материалов для создания своей технологии, включая гидрогель с частицами золота, волокна светочувствительного полимера и жидкокристаллический эластомер со светопоглощающими красителями. Из каждого материала сформировали нити длиной несколько сантиметров и толщиной около миллиметра, а затем поместили их на границе раздела воды и воздуха, чтобы по количеству испаряемой жидкости определить эффективность поглощения энергии.

Такие микроподсолнухи реагировали на сконцентрированный лазерный луч, изгибаясь в сторону источника излучения. Измерения пара показали, что система, состоящая из таких фототропических элементов, примерно в четыре раза эффективнее, чем классическая неподвижная солнечная панель.

Искусственные подсолнухи SunBOT пригодятся не только в солнечной энергетике. Фототропические элементы можно использовать для создания адаптивных приемников оптических сигналов, «умных» окон, солнечных парусов для космических кораблей, оптических систем наведения и роботизированных медицинских систем.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

Вчера, 19:09
Василий Парфенов

Современная Красная планета представляет собой суровую безжизненную пустыню, однако геологические данные показывают, что некогда воды там было едва ли не больше, чем на Земле. Причин, по которым Марс потерял почти все необходимые для развития жизни ресурсы, предлагалось немало. Но теперь ученые обнаружили надежную корреляцию между размерами небесного тела и его способностью удерживать летучие вещества.

Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

19 сентября
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: