Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Kỹ thuật tạo năng lượng mới: Vật liệu nano lai biến đổi năng lượng ánh sáng và nhiệt năng thành dòng điện (22/11/2012)

Một giáo sư vật lý của Đại học Texas tại Arlington đã hỗ trợ tạo ra một vật liệu nano lai có thể sử dụng để biến đổi năng lượng ánh sáng và nhiệt năng thành dòng điện, vượt trội hơn các phương pháp trước đó chỉ sử dụng năng lượng ánh sáng hoặc nhiệt năng, nhưng không phải cả hai.

Làm việc cùng với trợ lý GS Long Que của Đại học Công nghệ Louisiana, PGS. TS Vật lý Trường Đại học Texas Arlington Wei Chen và các sinh viên tốt nghiệp Santana Bala Lakshmanan và Chang Yang đã tạo ra một sự kết hợp của các hạt nano sunfua đồng và các ống nano cacbon một vách.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu nano để dựng một máy phát nhiệt điện nguyên mẫu mà họ hy vọng cuối cùng có thể tạo ra nhiều năng lượng. Kết hợp với các vi mạch, công nghệ này có thể được sử dụng trong các thiết bị như các máy cảm biến có nguồn năng lượng riêng, các thiết bị điện tử công suất thấp và các vi thiết bị y sinh có thể cấy ghép, TS Chen cho biết.

TS Chen nói "Nếu ta có thể chuyển đổi cả ánh sáng và nhiệt thành điện, tiềm năng của việc sản xuất năng lượng sẽ rất cao. Bằng cách tăng các vi thiết bị trên một con chip, công nghệ này có thể đưa ra một nền tảng mới và hiệu quả để bổ sung thậm chí thay thế công nghệ pin mặt trời hiện có".

Trong các thí nghiệm trong phòng, cấu trúc màng mỏng mới cho thấy mức tăng lên đến 80% sự hấp thụ ánh sáng khi so sánh với các thiết bị màng mỏng ống nano một vách, khiến nó trở thành máy phát điện có hiệu quả cao hơn. Sunfua đồng cũng đỡ tốn kém hơn và thân thiện với môi trường hơn những kim loại quý được sử dụng trong các vật liệu lai tương tự.

Trong tháng 10/2012, Tạp chí Công nghệ Nano xuất bản một bài báo về nghiên cứu này với tiêu đề "Phản ứng nhiệt quang học của ống nano cacbon một vách-vật liệu nano lai hạt nano sunfua đồng". Trong bài báo, các nhà nghiên cứu cũng cho biết họ cũng phát hiện ra rằng họ có thể nâng cao các hiệu suất chuyển đổi nhiệt và quang học của vật liệu lai đến 10 lần bằng cách bố trí ánh sáng bất đối xứng, thay vì bố trí đối xứng.

Các đồng tác giả bài báo trên Tạp chí Nanotechnology, Đại học Công nghệ Louisiana, bao gồm Yi-Hsuan Tseng, Yuan He và Que, Viện chế tạo vi mô của trường.

Pamela Jansma, Trường Đại học Khoa học UT Arlington nói: "Nghiên cứu của TS Chen về vật liệu nano là một bước tiến quan trọng có tiềm năng cho các ứng dụng sâu rộng".

Chen hiện đang nhận được tài trợ từ Bộ Quốc phòng Mỹ để phát triển các hạt nano tự phát sáng cho liệu pháp quang động nhằm chống lại bệnh ung thư vú và tuyến tiền liệt. Năm 2010, ông là người đầu tiên công bố kết quả trên tạp chí Nanomedicine chứng minh rằng ánh sáng hồng ngoại cận có thể sử dụng để làm nóng các hạt nano sunfua đồng cho liệu pháp quang nhiệt trong điều trị ung thư, phá hủy các tế bào ung thư với sức nóng trong khoảng từ 41-45^oC. 

Vào tháng 12/2012, Tạp chí Công nghệ Nano Y-Sinh học sẽ công bố nghiên cứu của TS Chen về kết hợp thành công các hạt nano vàng với các hạt nano sunfua đồng cho liệu pháp quang nhiệt. Loại vật liệu như vậy sẽ ít tốn kém hơn và có khả năng hiệu quả hơn là chỉ sử dụng hạt vàng, TS Chen cho biết. 

Nguồn: NASATI (N.K.L - Theo ScienceDaily, 11/2012)