Vědci vyvinuli molekulu pro ukládání solární energie

[karelkilian]

Dobrý den,

máme tu pátek, a to znamená, že jsme pro vás připravili článek k přečtení, zamyšlení a případné diskuzi. Tentokrát se podíváme za vědeckými kapacitami do Švédska.

Přeji hezký den.
Karel Kilián

Vědci vyvinuli molekulu pro ukládání solární energie

Vědci ze švédské Linköping University vyvinuli molekulu, která dokáže absorbovat energii ze slunečního záření a uložit ji do chemických vazeb. Praktické využití se přímo nabízí - molekuly by mohly být dlouhodobě použitelné pro efektivní zachycení solární energie a její uložení pro pozdější spotřebu.

Výsledky výzkumu byly publikovány v odborném časopise Journal of the American Chemical Society (JACS). Následně se zpráva objevila v celé řadě dalších zahraničních médií, jako jsou Science Daily či Solar Daily.

Získat a uložit

Země dostává od Slunce mnohonásobně více energie, než dokážou lidé využít. Tato energie je absorbována solárními zařízeními, ale jednou z výzev tohoto odvětví je efektivní skladování energie tak, aby byla dostupná v době, kdy slunce nesvítí. To vedlo vědce k výzkumu možností zachycování a ukládání sluneční energie do nové molekuly.

„Naše molekula může mít dvě různé formy: mateřskou, která dokáže absorbovat energii ze slunečního záření, a alternativní, ve které se změní struktura formy, stane se mnohem energeticky bohatší, přičemž zůstává stabilní.

To umožňuje efektivní uchování energie ze slunečního světla v molekule“, vysvětluje základní myšlenku celého objevu vedoucí studie - profesor fyziky z katedry fyziky, chemie a biologie na Linköping University Bo Durbeej.

Kouzlo izomerie

Molekula patří do skupiny známé jako „molekulární fotospínače“ („photoswitch“). Ty existují ve dvou různých formách, které se liší svou chemickou strukturou. Tyto dvě formy mají odlišné vlastnosti a v případě molekuly vyvinuté výzkumníky se od sebe liší obsaženou energií. Chemické struktury „fotospínačů“ jsou ovlivňovány světelnou energií.

Z odborného hlediska se jedná o takzvanou izomerii, což je dle Wikipedie „vzájemný stav dvou či více sloučenin obsahující stejné atomy ve stejném počtu, které se od sebe liší pouze strukturním uspořádáním atomů v molekule.“

První zmínky o izomerii pocházejí z roku 1825, kdy Friedrich Woehler připravil kyselinu kyanatou a zjistil, že ačkoliv má stejné prvkové složení jako kyselina fulminová, její vlastnosti se liší. Tento poznatek zničil tehdejší představu, že chemické látky mohou mít odlišné vlastnosti pouze tehdy, pokud se liší jejich prvkové složení.

Zázračná molekula

V praxi to znamená, že strukturu a tím i vlastnosti fotospínače lze změnit jeho osvětlením. Jednou z možných oblastí využití je molekulární elektronika, v níž mají obě formy molekuly odlišnou elektrickou vodivost. Další oblastí je fotofarmakologie, ve které je jedna forma molekuly farmakologicky aktivní a může se vázat na specifický cílový protein v těle, zatímco druhá forma je neaktivní.

Ve vědeckém výzkumu je běžné, že nejprve se dělají experimenty a následně teoretická práce potvrdí jejich výsledky. V tomto případě jde o obrácený postup - Bo Durbeej a jeho skupina pracují na teoretické chemii a provádějí výpočty a simulace chemických reakcí.

Jedná se o pokročilé počítačové simulace, které jsou prováděny na superpočítačích v Národním superpočítačovém centru NSC v Linköpingu. Výpočty ukázaly, že molekula, kterou výzkumníci vyvinuli, projde požadovanou chemickou reakcí a že k ní dojde extrémně rychle - během 200 femtosekund (tj. 200 biliardtin sekundy). Jejich kolegové z Výzkumného centra přírodních věd v Maďarsku pak dokázali molekulu sestavit a provést experimenty, které tuto teoretickou předpověď potvrdily.

Další výzkum

Aby se v molekule uchovalo velké množství sluneční energie, pokusili se vědci dosáhnout co největšího energetického rozdílu mezi oběma izomery. Mateřská forma jejich molekuly je extrémně stabilní, což je vlastnost, která je v organické chemii označována jako „aromatická stabilita“.

Základní molekula se skládá ze tří kruhů, z nichž každý je aromaticky stabilní. Když absorbuje světlo, „aromatičnost“ se ztrácí, takže je molekula výrazně energeticky bohatší. Výzkumníci ve své studii ukazují, že koncept přechodu mezi aromatickými a nearomatickými stavy molekuly má velký potenciál v oblasti molekulárních fotospínačů.

„Většina chemických reakcí začíná ve stavu, kdy má molekula vysokou energii a následně přechází do molekuly s nízkou energií. Tady děláme opak - molekula, která má nízkou energii, se stává molekulou s vysokou energií. Očekávali bychom, že to bude obtížné, ale ukázali jsme, že je možné, aby taková reakce proběhla rychle a efektivně,“ říká Bo Durbeej. Vědci budou nyní zkoumat, jak lze nejlépe uložit energii z energeticky bohaté formy molekuly.

Co říkáte na tento objev?

Zdroje: solardaily.com, eurekalert.org, sciencedaily.com, cs.wikipedia.org.

[jahodovák]

Je dobře že bádají,jen by to chtělo něco,co je využitelné a ne jako v mnoha případech bádají a bádají a skutek utek....nebo se to založí do šuplíku....většinou proto,že by to negenerovalo zisk tomu správnému objektu,tož přejme jim hodně úspěchů...