Создана молекула, запасающая энергию солнца в химических связях
Logo
Cover

Земля получает во много раз больше энергии от Солнца, чем люди могут использовать. В частности, пока не решена проблема эффективного хранения солнечной энергии, чтобы можно было запасать ее на ночь. Шведские ученые придумали молекулу, которая способна накапливать солнечную энергию в своих химических связях. То есть она напрямую превращает свет в накопленную энергию, причем делает это очень быстро и эффективно.

Молекула, о которой говорится в исследовании ученых из Линчепингского университета, может принимать две формы: в основной она абсорбирует энергию солнечного света, в альтернативной ее структура меняется и становится намного макроэргической, то есть выделяет больше энергии, но при этом остается стабильной. Это значит, пишут исследователи, что она может эффективно запасать солнечную энергию.

Как пишет Science Daily, эта молекула принадлежит к группе «молекулярных фотореле», у которых всегда есть две формы, отличающиеся по химической структуре. У них разные свойства — в данном случае, отличие заключается в запасе энергии. Химические структуры всех фотореле меняются под воздействием энергии света.

Сначала ученые провели на суперкомпьютере моделирование и расчеты химических реакций, и убедились, что искомая молекула способна вступать в необходимые реакции, причем очень быстро — за 200 фемтосекунд. Затем их коллеги из Венгрии создали эту молекулу и провели эксперименты, подтвердившие теоретические предсказания шведов.

Для того чтобы в молекуле можно было запасти большое количество энергии, ученые попытались сделать разницу в энергии между двумя изомерами максимально большой. Родительская молекула крайне стабильна и состоит из трех ароматических колец. Когда она поглощает свет ароматичность теряется и молекула становится более макроэргической.

Исследователи считают, что концепция переключения между ароматическим и не-ароматическим состояниями молекулы имеет большой потенциал.

«Большинство химических реакций начинаются в состоянии, когда молекула имеет много энергии и постепенно приходит в состояние с низкой энергией. Тут у нас все наоборот — молекула с низкой энергией становится высокоэнергетической. Мы ожидали, что это будет сложно, но показали, что такую реакцию можно выполнить быстро и эффективно», — сказал профессор Бо Дарбидж, руководитель проекта.

Сейчас исследователи изучают варианты, как накопленная энергия может быть быстро высвобождена из этой молекулы-фотореле.

Ученые из США разработали технологию, превращающую блестящую поверхность металла в непроглядно-черную и показали, как такой материал можно применять для получения предельно производительных генераторов солнечной энергии. Для этого они нанесли наногравировку фемтосекундным лазером.