Crescita di nanostrutture su una superficie di rame a diverse temperature e tempi di esposizione. Credito:Tanyeli et al. / Rapporti scientifici sulla natura
Lo scienziato dei materiali Irem Tanyeli dell'istituto di ricerca energetica DIFFER ha scoperto come coltivare nanostrutture in modo controllato su una varietà di metalli, bombardando i metalli con particelle di elio. Tali nanostrutture controllate forniscono la possibilità di elettrodi avanzati che producono carburante sostenibile utilizzando l'energia solare. Tanyeli e i suoi colleghi ricercatori di DIFFER, ITER e l'Università di Basilea hanno pubblicato i loro risultati su Nature's Rapporti scientifici il 28 aprile 2015.
Soffiare bolle in metallo
Nella loro ricerca Tanyeli e i suoi colleghi hanno esposto diverse superfici metalliche a un fascio caldo e intenso di gas elio caricato (plasma) nell'esperimento al plasma Magnum-PSI di DIFFER. L'elio penetra facilmente nel reticolo metallico dove forma delle bolle che spingono verso l'esterno il metallo circostante. In questo modo sorgono strutture diverse da decine a centinaia di nanometri per metallo. Descrivendo le differenze, Tanyeli ha potuto analizzare quali processi sottostanti hanno formato le nanostrutture come la temperatura e la struttura del reticolo metallico.
Che il plasma di elio possa far esplodere un metallo nelle nanostrutture era stato scoperto in precedenza quando i ricercatori hanno testato i materiali delle pareti per i reattori a energia di fusione. Hanno poi scoperto strane forme sulla superficie della parete metallica. In un reattore a fusione queste nanostrutture sono indesiderabili perché riducono lo scarico di calore, ma in altre applicazioni le nanostrutture sono molto utili, pensa il co-ricercatore e direttore del DIFFER Richard van de Sanden.
Intuizione fondamentale
"La ricerca di Irem Tanyeli è importante per l'intuizione fondamentale", dice Van de Sanden. "Come fanno queste nanostrutture a crescere su una superficie, quali processi giocano un ruolo in questo, quali sono i colli di bottiglia, e come puoi gestire il processo? Se lo capisci, puoi produrre materiali avanzati su larga scala a cui possono essere assegnate proprietà su ordinazione." Questo ha una vasta gamma di applicazioni nelle tecnologie energetiche sostenibili.
Un elettrodo nanostrutturato prodotto da ferro ampiamente disponibile può utilizzare la luce solare per produrre a buon mercato l'idrogeno vettore energetico su larga scala. Credito:ICMS / DIFFER
Conversione della luce solare in idrogeno
Le nanostrutture di Tanyeli sono interessanti per applicazioni di catalizzatori come l'uso dell'energia solare per produrre idrogeno dall'acqua. I materiali ampiamente disponibili ed economici di solito non possono competere con l'efficienza di detentori di record costosi ma rari come il platino. Ma con le giuste nanostrutture i materiali più economici possono ancora essere resi competitivi.
Panoramica (a) e sezione (b) di nanostrutture su una superficie di alluminio. Credito:Tanyeli et al. / Rapporti scientifici sulla natura
Ciò apre possibilità per lo stoccaggio e la conversione su larga scala di energia sostenibile sotto forma di composti chimici:i combustibili solari. Tali combustibili non hanno CO . netta 2 -emissione e quindi offrire opportunità per il settore dei trasporti. I combustibili solari sono visti come un modo importante per immagazzinare energia sostenibile, ad esempio, l'energia solare generata durante l'estate ricca di sole può essere immagazzinata per l'uso durante il buio inverno
