O echipă de cercetători de la Universitatea Kyushu din Japonia a dezvoltat un material solid inovator capabil să convertească lumina vizibilă a soarelui în radiație ultravioletă (UV) de înaltă energie. Această descoperire, publicată în revista Nature Communications, poate avea un impact semnificativ asupra modului în care sunt generate procesele energetice și tehnologice de purificare a aerului.
Materialul se bazează pe semiconductori organici proiectați să controleze cu precizie spațierea moleculară, permițând utilizarea fenomenului fizic numit „conversie ascendentă a fotonilor”. Prin acest proces, energia combinată a doi fotoni de lumină vizibilă este transformată într-un foton UV cu energie superioară.
Deși acest fenomen este cunoscut de mult timp, implementarea sa eficientă în materiale solide ce funcționează cu lumina naturală a reprezentat o provocare majoră pentru cercetători. Noul material a atins o eficiență de conversie de aproximativ 1,9% exclusiv folosind lumina solară, o performanță remarcabilă în acest context.
Radiațiile ultraviolete sunt utilizate pe scară largă în numeroase domenii, inclusiv pentru purificarea aerului și a apei, sterilizare, întărirea rășinilor în imprimarea 3D și diverse procese chimice. Până acum, aceste aplicații se bazau pe surse artificiale de lumină UV, care consumă cantități mari de energie.
Materialul japonez ar putea, în viitor, să permită alimentarea directă a acestor tehnologii cu lumina soarelui, reducând astfel impactul energetic și costurile. Cercetătorii subliniază că prin ajustarea precisă a structurii moleculare au obținut această conversie eficientă în stare solidă, în condiții apropiate de cele reale.
Anterior, transformarea luminii vizibile în UV era posibilă mai ales în soluții lichide, unde moleculele se mișcă liber. Aceste sisteme însă sunt instabile, se degradează rapid și implică adesea utilizarea unor solvenți toxici.
Noul material solid elimină aceste probleme, fiind mai durabil și adecvat pentru integrarea în aplicații practice. Această realizare este rezultatul a peste zece ani de cercetări și a condus la depunerea unei cereri de brevet pentru tehnologia dezvoltată.
În perspectivele viitoare, materialul ar putea fi folosit pentru purificarea aerului direct cu energie solară, în procese industriale cu consum redus de energie, în fotocataliză și în tehnologii avansate de imprimare 3D. Oamenii de știință speră că această tehnologie va facilita valorificarea mai eficientă a energiei solare și va contribui la dezvoltarea unor procese industriale mai eco-friendly și mai eficiente.
