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शोधकर्ताओं ने सौर ऊर्जा को स्टोर करने के लिए अणु का विकास किया

Sep 04, 2020

स्वीडन की लिंकिंग यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक अणु विकसित किया है जो सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे रासायनिक बंधों में संग्रहीत करता है। अणु का एक संभावित दीर्घकालिक उपयोग सौर ऊर्जा को कुशलतापूर्वक कैप्चर करना और बाद में उपभोग के लिए संग्रहीत करना है। वर्तमान परिणाम जर्नल ऑफ़ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी, JACS में प्रकाशित हुए हैं।

पृथ्वी सूर्य से कई गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त करती है जितना हम मनुष्य उपयोग कर सकते हैं। यह ऊर्जा सौर ऊर्जा सुविधाओं द्वारा अवशोषित होती है, लेकिन सौर ऊर्जा की चुनौतियों में से एक इसे कुशलता से संग्रहीत करना है, जैसे कि ऊर्जा तब उपलब्ध होती है जब सूर्य चमक नहीं रहा होता है। इसने एक नए अणु में सौर ऊर्जा को कैप्चर करने और संग्रहीत करने की संभावना की जांच करने के लिए लिंकोपिंग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों का नेतृत्व किया।

जीजी उद्धरण; हमारा अणु दो अलग-अलग रूपों पर ले जा सकता है: एक मूल रूप जो कि सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है, और एक वैकल्पिक रूप जिसमें मूल रूप की संरचना को बदल दिया गया है और स्थिर रहने के दौरान यह अधिक ऊर्जा युक्त हो जाता है।

यह अणु को कुशलतापूर्वक जीजी उद्धरण में सूर्य के प्रकाश में ऊर्जा को संग्रहीत करना संभव बनाता है ;, बो डर्बिज, लिंकिंग विश्वविद्यालय में भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीवविज्ञान विभाग में कम्प्यूटेशनल भौतिकी के प्रोफेसर और अध्ययन के नेता कहते हैं।

अणु एक समूह से संबंधित है जिसे जीजी उद्धरण के रूप में जाना जाता है; आणविक फोटोवॉच जीजी उद्धरण ;। ये हमेशा दो अलग-अलग रूपों में उपलब्ध होते हैं, आइसोमर्स, जो उनकी रासायनिक संरचनाओं में भिन्न होते हैं। दो रूपों में अलग-अलग गुण हैं, और LiU शोधकर्ताओं द्वारा विकसित अणु के मामले में, यह अंतर ऊर्जा सामग्री में है। सभी फोटोवॉच की रासायनिक संरचना प्रकाश ऊर्जा से प्रभावित होती है।

इसका मतलब यह है कि एक फोटोवॉच की संरचना, और इस प्रकार गुण, इसे रोशन करके बदला जा सकता है। फोटोवॉच के लिए आवेदन का एक संभावित क्षेत्र आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स है, जिसमें अणु के दो रूपों में अलग-अलग विद्युत चालकता होती है। एक अन्य क्षेत्र फोटोफार्माकोलॉजी है, जिसमें अणु का एक रूप औषधीय रूप से सक्रिय है और शरीर में एक विशिष्ट लक्ष्य प्रोटीन को बांध सकता है, जबकि दूसरा रूप निष्क्रिय है।

यह शोध में आम है कि प्रयोगों को पहले किया जाता है और सैद्धांतिक काम बाद में प्रयोगात्मक परिणामों की पुष्टि करता है, लेकिन इस मामले में प्रक्रिया उलट थी। बो डर्बीज और उनका समूह सैद्धांतिक रसायन विज्ञान में काम करते हैं, और रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गणना और सिमुलेशन करते हैं।

इसमें उन्नत कंप्यूटर सिमुलेशन शामिल हैं, जो नेशनल सुपर कंप्यूटर सेंटर, एनएससी, लिंकिंग में सुपर कंप्यूटर पर किए जाते हैं। गणनाओं से पता चला कि शोधकर्ताओं ने जो अणु विकसित किया था, वे आवश्यक रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरेंगे, और यह कि 200 फेमटोसेकंड के भीतर, यह बहुत तेजी से होगा। हंगरी में रिसर्च सेंटर फॉर नेचुरल साइंसेज के उनके सहयोगी तब अणु का निर्माण करने में सक्षम थे, और उन प्रयोगों को करने में सक्षम थे जो सैद्धांतिक भविष्यवाणी की पुष्टि करते थे।

अणु में बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो आइसोमरों के बीच ऊर्जा अंतर को यथासंभव बड़ा बनाने का प्रयास किया है। उनके अणु का मूल रूप बेहद स्थिर है, एक संपत्ति जिसे कार्बनिक रसायन विज्ञान के भीतर यह कहकर निरूपित किया जाता है कि अणु जीजी उद्धरण है, सुगंधित जीजी उद्धरण ;।

मूल अणु में तीन वलय होते हैं, जिनमें से प्रत्येक सुगंधित होता है। जब यह प्रकाश को अवशोषित करता है, हालांकि, सुगंधितता खो जाती है, जैसे कि अणु बहुत अधिक ऊर्जा युक्त हो जाता है। LiU के शोधकर्ताओं ने अमेरिकन केमिकल सोसाइटी के जर्नल में प्रकाशित अपने अध्ययन में दिखाया है कि अणु के सुगंधित और गैर-सुगंधित राज्यों के बीच स्विच करने की अवधारणा में आणविक फोटोवॉच के क्षेत्र में एक बड़ी क्षमता है।

जीजी उद्धरण; अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक ऐसी स्थिति में शुरू होती हैं जहां एक अणु में उच्च ऊर्जा होती है और बाद में कम ऊर्जा के साथ एक में गुजरती है। यहां, हम विपरीत करते हैं - एक अणु जिसमें कम ऊर्जा होती है वह उच्च ऊर्जा के साथ एक हो जाता है। हम उम्मीद करेंगे कि यह मुश्किल होगा, लेकिन हमने दिखाया है कि इस तरह की प्रतिक्रिया के लिए यह संभव है कि तेजी से और कुशलता से जीजी को उद्धृत किया जाए ;, बो डर्बीज कहते हैं।

शोधकर्ता अब जांच करेंगे कि संग्रहित ऊर्जा को सबसे अच्छे तरीके से अणु के ऊर्जा-समृद्ध रूप से कैसे मुक्त किया जा सकता है।