A luz solar, um reservatório ilimitado de energia potencial, está se tornando cada vez mais o foco da inovação em energia renovável. Um marco recente na tecnologia solar foi alcançado quando pesquisadores da Universidade de Hokkaido revelaram um desenvolvimento inovador em nanocristais que podem aproveitar o potencial inexplorado de todo o espectro solar.
Nanocristais que transformam a luz solar
O aproveitamento da energia solar sempre foi uma prioridade no setor das energias renováveis, com a tecnologia atual focada predominantemente nos raios visíveis e ultravioleta.
Surpreendentemente, mais de 40% da luz solar que chega à Terra existe no espectro infravermelho, um recurso vasto e subutilizado. Os investigadores da Universidade de Hokkaido foram agora pioneiros numa técnica revolucionária para desbloquear este potencial oculto.
Nanocristais de ácido de tungstênio dopados com cobre
A inovação da equipe gira em torno de nanocristais de ácido de tungstênio dopados com cobre. Esses nanocristais são capazes de converter uma ampla gama de radiação solar, incluindo os espectros do infravermelho próximo e médio, que vão de 800 a 2.500 nanômetros.
Os pesquisadores ainda enfatizaram que, até agora, esta parte do espectro solar tinha sido amplamente negligenciada para a geração de energia.
O processo é impulsionado pela dopagem sistemática de cobre, que aumenta a capacidade dos nanocristais de absorver luz em todo o espectro. Os pesquisadores analisaram meticulosamente as propriedades desses nanocristais, incluindo suas características fototérmicas, evaporação de água fotoassistida e fotoeletroquímicas.
Notavelmente, os nanocristais dopados com 1% de cobre apresentaram a maior absorção de luz infravermelha. Além disso, os nanocristais dopados com 1% e 5% de cobre exibiram notável elevação de temperatura, com os cristais dopados com 1% de cobre demonstrando excepcional eficiência de evaporação de água, aproximadamente 1,0 kg por m² por hora.
A análise estrutural revelou que os íons de cobre podem ser responsáveis pela distorção da estrutura cristalina do óxido de tungstênio, fenômeno que contribui para as características observadas quando os nanocristais absorvem luz.
Um salto quântico para nanocristais
Nas observações finais, o professor Watanabe expressou seu entusiasmo, afirmando: “Nossas descobertas representam um salto significativo no projeto de nanocristais capazes de sintetizar e aproveitar toda a energia solar”.
A dopagem com cobre confere uma gama de características aos nanocristais de ácido de tungstênio, abrindo novos caminhos para pesquisa neste campo e o desenvolvimento de aplicações práticas.
Esta pesquisa transformadora, intitulada “Fases optocríticas acionadas por defeitos ajustadas para utilização totalmente solar”, de autoria de Melbert Jeem, Ayaka Hayano, Hiroto Miyashita, Mahiro Nishimura, Kohei Fukuroi, Hsueh-I Lin, Lihua Zhang e Seiichi Watanabe, foi publicado em 29 de julho de 2023, na renomada revista Advanced Materials.
Fonte: Sci Tech Daily
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