2020年6月12
随着决策者越来越多地转向科学来解决全球气候变化问题，密歇根州立大学的一位科学家正指欧洲杯线上买球望大自然开发下一代太阳能技术。
密歇根州立大学化学系的James McCusker教授认为，太阳能的未来在于丰富的、可扩展的材料，旨在模仿和改进自然界的能源转换系统。欧洲杯足球竞彩
一项开创性的新研究自然， McCusker揭示了一个新的过程，可以让分子告诉科学家应该如何修改它们，以更好地吸收和转换太阳能。这种方法使用了一种被称为量子相干的分子特性，即分子的不同方面是同步的，比如当你的汽车转向信号与你前面的汽车同步闪烁时。科学家认为，量子相干性可能在自然的光合作用中发挥作用。
“我们的工作是第一次有人试图积极地利用从量子相干性中收集的信息作为指南——路线图——来建议对给定性质起作用的分子结构的最重要方面是什么，”McCusker说。“我们正在利用复杂的科学，为大自然提供手段，教会我们在实欧洲杯线上买球验室中需要关注的东西。”
阳光虽然充足，但却是一种低密度的能源。为了收集大量的能量，你需要更大的空间。然而，目前用于太阳能转换的最有效材料，如钌，是地球上一些欧洲杯足球竞彩最稀有的金属。未来的太阳能技术必须能够通过更有效和更便宜的能源转换方法来扩大规模。
“当我在本科学校或向公众发表关于能源科学的演讲时，我半开玩笑地说欧洲杯线上买球，树上有很多叶子是有原因的，”McCusker说。“嗯，有很多叶子是有原因的:光捕捉是一个材料密集型的问题，因为来自阳光的能量密度(相对)较低。大自然通过生产大量的树叶来解决这个问题。”
在常见的人工光合作用合成方法中，吸光化合物是利用分子从阳光中吸收能量后产生的激发态。对光能的吸收存在了足够长的时间，可以用于依赖于将电子从一个地方移动到另一个地方的化学反应中。一个可能的解决方案是找到更常见的材料，可以达到同样的结果。欧洲杯足球竞彩
“将(从稀土金属)转换为像铁这样地球上丰富的物质——可扩展性的问题消失了——的问题是，在这些更广泛可用的材料中，将吸收的阳光转换成化学能的过程是完全不同的。”欧洲杯足球竞彩McCusker说。例如，在铁基化合物中吸收光能而产生的激发态衰变得太快，使其无法以类似的方式使用。
以量子相干为指南。按分子与光猝发持续不到1000000000000秒的十分之一,McCusker和他的学生可以观察分子的激发态及其之间的互连结构,允许他们想象中分子的原子是如何移动的太阳能转化为化学能。
“一旦我们了解了这个过程是如何发生的，研究小组就利用这些信息来合成修饰分子，以减缓这个过程的速度，”McCusker说。“这是一个必须实现的重要目标，如果这些类型的发色团——一种吸收特定波长可见光并决定材料颜色的分子——想要在太阳能技术中找到它们的道路的话。”
“研究表明,我们可以使用这种相干现象来教我们什么事情我们可能需要纳入一个发色团的分子结构,使用更多的地球上充足的材料使我们使用的能量储存在广泛的分子在吸收光的能量转换的应用程序”。欧洲杯足球竞彩
对麦卡斯克来说，这一突破有望加快新技术的发展，“通过一开始就告诉我们需要设计什么样的系统，消除了科学研究中大量的试验和错误。”
下一步- - - - - -”用油漆屑和铁锈制成的太阳能电池怎么样?”McCusker说。“我们还没有做到这一点，但这项研究背后的想法是利用量子相干来挖掘分子已经拥有的信息，然后利用这些信息来改变游戏规则。”
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来源:https://msu.edu/