Modyfikacja grafenu oparta o badania nad antyrefleksyjną budową oka… ćmy

Film grafenu, o grubości rzędu nanometrów, okazał się materiałem pochłaniającym promieniowanie świetlne znacznie bardziej niż inne stworzone do tej pory materiały. Naukowcy odkryli jak zaabsorbować światło przy użyciu praktycznie „niczego”, czyli niesamowicie cienkiej foli grafenowej. Grafen jest uważany za cudowny materiał ze względu na niezwykłą kombinację właściwości m.in.: przewodnictwo elektryczne, niezwykła wytrzymałość, elastyczność. Wśród wielu zalet grafenu, naukowcy od dawna zauważali jedną niekorzystną cechę grafenu – struktura molekularna, o grubości rzędu jednego atomu, bardzo słabo absorbuje światło.

Eyes_of_a_Holcocephala_fusca_Robber_Fly

Rys. 1 Oczy złożone owadów

Zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, odkrył jak przekształcić grafen w taki sposób, że wręcz przeciwnie – może stać się on materiałem o bardzo silnie absorbującym światło. W ten sposób zostanie stworzona możliwość wykorzystania grafenu w technologiach opartych na energii słonecznej, poprzez zastąpienie powszechnie stosowanych materiałów.

Jedną z przeszkód na drodze przekształcenia grafenu w materiał silnie pochłaniający światło był fakt, iż folia grafenowa jest bardzo cienka, przez co może zaabsorbować tylko niewielki procent padającego na nią promieniowania. W celu uniknięcia tej niedogodności, naukowcy z Uniwersytetu w Surrey postanowili wykorzystać dosyć nietypowy mechanizm, jakim jest funkcjonowanie… oka ćmy.

Oko ćmy, podobnie jak oko motyla, zbudowane jest z ogromnej ilości omatidiów. Wyróżniającą oczy ćmy cechą jest silna antyrefleksyjność, dzięki czemu ćmy mogą widzieć nawet w najsłabszych warunkach. W wyniku odbicia światła od powierzchni oka, owad staje się znacznie mniej widzialny, co pozwala na ochronę przed drapieżnikami.  Folia wykonana z grafenu, której powierzchnia została zmodyfikowana na wzór oka ćmy ma możliwość pochłaniania światła pomiędzy jednostkami nanostrukturalnymi, zwiększającym tym samym ilość zaabsorbowanego światła. Zazwyczaj cienki film grafenu jest w stanie zaabsorbować 2-3 % padającego światła. Po odpowiednim przekształceniu, folia grafenowa jest w stanie pochłonąć 95% padającego promieniowania o długości fali w zakresie od UV do podczerwieni.

Naukowcy zajmujący się opracowywaniem metody modyfikacji grafenu uważają, że specyficzne cechy oka wcześniej wspomnianych owadów mogą być w przyszłości wykorzystane do projektowania paneli słonecznych,  urządzeń wykorzystywanych do celów wojskowych oraz „inteligentnych” tapet, które byłyby w stanie generować energię elektryczną w wyniku absorpcji światła. Fakt, iż ultracienka folia grafenu może zaabsorbować ogromną ilość promieniowania elektromagnetycznego może pozwolić także na miniaturyzację urządzeń i tworzenie czujników, które można  umieścić w dowolnym miejscu.

1. http://www.sciencealert.com/this-nanometre-thick-graphene-film-is-the-most-light-absorbent-material-ever-created

2. http://www.scientificamerican.com/article/moths-inspire-antireflective-coating-that-could-help-devices-capture-light/

Opracowała: Anika Szady

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*