Οι κρυφές λεπτομέρειες του φυσικού κόσμου μπορεί να κρατούν
το κλειδί για τις μελλοντικές πιθανές πηγές ενέργειας, σύμφωνα με τους επιστήμονες
υλικών που δημιούργησαν ένα τεχνητό φύλλο το οποίο χρησιμοποιεί το φως και παράγει
νερό και υδρογόνο.
Τα φύλλα των δέντρων έχουν εξελιχθεί στη διάρκεια αμέτρητων
εκατομμυρίων ετών ώστε να εκμεταλλεύονται πολύ αποδοτικά τις ακτίνες του ηλίου.
Τις χρησιμοποιούν για την παραγωγή ενέργειας και τροφής, ενώ κεντρικό ρόλο στη
διαδικασία έχει ο διαχωρισμός των μορίων του νερού και η δημιουργία ιόντων υδρογόνου.
Μιμούμενο τη συμπεριφορά των αληθινών φυτών, το τεχνητό φύλλο
μπορεί να γίνει ένα μικρό εργοστάσιο υδρογόνου, σύμφωνα με το Εργαστήριο Υλικών
του Πανεπιστημίου Ζιάο Τονγκ της Σαγκάης. Ο κ. Τονγκζιάνγκ Φαν, επιστήμονας,
τονίζει πως «η χρήση του ηλίου για τον διαχωρισμό των μορίων του νερού και τον
σχηματισμό καυσίμου υδρογόνου είναι από τις πιο υποσχόμενες τακτικές στην προσπάθεια
για μείωση του αποτυπώματος άνθρακα».
Η ιδέα δεν είναι νέα, αλλά ως τώρα οι ερευνητές είχαν
επικεντρωθεί στην προσπάθεια να επηρεάσουν απευθείας τα μόρια που συμμετέχουν
στον διαχωρισμό του υδρογόνου. «Θέλουμε να εφαρμόσουμε μια τελείως διαφορετική
αντίληψη, για να μιμηθούμε τη φωτοσύνθεση αντιγράφοντας τις περίτεχνες
αρχιτεκτονικές των πράσινων φύλλων», τονίζει.
Ο κ. Φαν και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν ως δείγματα
πολλά διαφορετικά φύλλα. Πρώτα τα εξέθεσαν σε ένα διάλυμα υδροχλωρικού οξέως,
επιτρέποντάς τους να αντικαταστήσουν τα άτομα μαγνησίου με το τιτάνιο. Όταν στέγνωσαν,
τα θέρμαναν στους 500 βαθμούς Κελσίου ώστε να καεί το εναπομένον υλικό και απέμεινε
μια δομή κρυσταλλοποιημένου τιτανίου κατά μήκος των φυσικών δομών του φύλλου.
Το διοξείδιο τιτανίου χρησιμοποιείται ευρέως στα φωτοβολταϊκά για την ενίσχυση της
απόδοσής τους και στην περίπτωση αυτή δρα ως καταλύτης στον διαχωρισμό του νερού.
Το φύλλο διατήρησε χαρακτηριστικά της επιφάνειάς του, όπως τα
κύτταρα που μοιάζουν με κάτοπτρα και αιχμαλωτίζουν το φως υπό οποιαδήποτε γωνία,
καθώς και τις «φλέβες» που βοηθούν το φως να διεισδύσει βαθύτερα. Τα αντίγραφα επίσης
διαθέτουν τις δομές εκείνες που ονομάζονται θυκαλοειδή και αυξάνουν την χρήσιμη
επιφάνεια.
Όλα αυτά τα στοιχεία κάνουν τα τεχνητά φύλλα πολύ αποδοτικά
στην παραγωγή υδρογόνου, σύμφωνα με τον επιστήμονα, όπως αναφέρει το περιοδικό
New
Scientist. Η ομάδα βύθισε ένα από αυτό σε ένα διάλυμα
με 20% μεθανόλη και τα εξέθεσε σε υπεριώδες φως. Ως αποτέλεσμα, τα φύλλα αυτά
απορρόφησαν δύο φορές περισσότερο φως και παρήγαγαν τρεις φορές περισσότερο
υδρογόνο από ότι οι εμπορικά διαθέσιμες μορφές του διοξειδίου του τιτανίου.