آذرتیتر: تبخیر یک فرآیند طبیعی است که در همه جا دیده می‌شود، تقریبا نیمی از انرژی خورشید که به زمین می‌رسد، صرف فرآیندهای تبخیر می‌شود. از سال ۲۰۱۷، محققان در تلاش‌اند تا پتانسیل انرژی تبخیر را از طریق اثر هیدروولتائیک (HV) مهار نمایند. در این ابزار عبور یک سیال از سطح باردار دستگاه نانویی باعث تولید الکتریسیته می‌شود.
تبخیر یک جریان مداوم در درون نانوکانال داخل این دستگاه ایجاد می‌کند، که این جریان نقش پمپ را ایفا کرده و به حرکت سیال کمک می‌کند. این اثر در میکرولوله‌های درون شاخ و برگ گیاهان مشاهده می‌گردد، جایی که به لطف ترکیبی از فشار مویرگی و تبخیر طبیعی، حمل و نقل آب در کل گیاه رخ می‌دهد.
گرچه اکنون دستگاه‌های هیدروولتائیک وجود دارد، ولی درک عملکردی بسیار کمی از شرایط و پدیده‌های فیزیکی حاکم بر تولید انرژی در مقیاس‌نانو وجود دارد. این یک شکاف دانش است که جولیا تاگلیبو و همکارانش به سراغ آن رفتند.
این تیم ترکیبی از آزمایش و مدل سازی چندگانه را به منظور توصیف جریان سیال، جریان یون و اثرات الکترواستاتیک را با هدف بهینه‌سازی دستگاه‌های HV انجام دادند.
با استفاده از یک پلتفرم جدید، این گروه برای نخستین بار اقدام به بررسی برهم‌کنش‌های بین‌سطحی در پدیده هیدروولتائیک کردند. این گروه دریافتند که دستگاه هیدروولتائیک می‌تواند در محدوده وسیعی از شوری کار کند در حالی که قبل از این تصور می‌شد که نیاز به آب کاملا خالص است تا بهترین عملکرد به دست آید.
محققان در این پروژه با استفاده از روش لیتوگرافی کلوئیدی نانوکره موفق به ساخت این دستگاه شدند. با این روش می‌توان شبکه هگزاگونالی از نانوستون‌های سیلیکون را با دقت در فضایی مشخص ایجاد کرد. این فضای بین ستون‌ها کانال‌هایی ایده‌آل جهت تبخیر نمونه ایجاد می‌کند که به راحتی می‌توان آن را تنظیم کرد تا درک بهتری از اثر محدودیت فضا را به دست آورد.
یکی از محققان این طرح تشریح کرد: در بیشتر سیستم‌های سیال حاوی محلول‌های نمکی، شما تعداد برابر یون‌های مثبت و منفی دارید. با این وجود، زمانیکه مایع را به یک نانوکانال محدود می‌کنید، تنها یون‌های با بار مخالف سطح باردار باقی می‌مانند که این به معنای تولید جریان و ولتاژ است. با افزایش غلظت یون‌های سیال، بار سطحی الکترود نانوابزار هم افزایش می‌یابد. در نتیجه می‌توانیم از سیالات با غلظت بالاتر نمک استفاده کنیم که این به معنای ساده‌سازی دستگاه‌های تولید برق است که می‌تواند از آب شیر یا حتی آب شور نیز استفاده کند.
منبع: خبرگزاری ایسنا